上海是中国第一通商大埠，由于具有特殊的地理位置，在南京国民政府对日战备中具有重要的战略地位。日军在上海挑起“八一三”事变后，国民政府立即调集精锐部队奋起反击，在淞沪地区展开了一场悲壮的大血战。
 1932年“一二八”事变发生后，因受《淞沪停战协定》的限制，中国政府不能在上海市区及周围地区驻兵设防。为防止日军再次对上海发动侵略，威胁首都南京，国民政府开始在邻近上海周围的长江三角洲地带，划定防御区域，构筑国防工事。“构筑实施之程序，系以首都为中心，逐次向国境线推进”;沿海沿江的防御工事，“先求巩固长江下游之江防，其次渐及闽、粤、苏、鲁诸海岸”^[1]。在具体部署时，曾作过这样判断：日海军可能由长江和杭州湾进犯，陆军可能由上海附近及杭州湾北侧登陆后，分路西进，进攻南京。为此，把宁、沪、杭地区划分为宁沪、沪杭和南京三个防御区，并以宁沪防御区为重点，先行构筑工事，配备兵力防守。根据沪宁地区的自然条件，选定苏州至福山的吴福线和无锡至江阴的锡澄线为该防区的主要阵地，并在这两线阵地的前后，分别设置后方阵地与前进阵地。后方阵地选在常州至石庄一线，主要是左有长江右有滆湖，两翼具有较为可靠的屏障，交通运输也较方便。在昆山附近选择险要之地构筑前进阵地；在昆山以东及上海附近，则临时设置警戒阵地。沪杭防御区主要在乍浦、澉浦等海岸要点，构筑永久工事形成要塞。另外还根据地形，选定乍浦经嘉善至苏州的乍嘉线和海盐经嘉兴之吴江的海嘉线为主要阵地^[2]。经数年努力，至卢沟桥事变爆发时，上述防区的防御工事已基本完成。如沪宁地区预定构筑500座工事，已完成471座；沪杭地区预定构筑1102座工事，已完成1062座^[3]。
 为增强沪宁地区的防御力量，国民政府于1936年任命张治中为京沪警备司令，具体实施该地区对日战备事宜。为了保密，张治中把设在苏州的司令部称为“中央军校野营办事处”,参谋们以军校教员身份，到预定各战线实地考察，绘制地图，初步拟订作战方案。当时整个防区只有三个师正规部队，二个师被安排在吴福线上一面警戒，一面构筑工事；一个师接防锡澄线阵地；沿江防务及上海周围城镇的警戒，则由地方保安团队及警察担任^[4]。
 卢沟桥事变爆发后，国民政府对沪、宁、杭地区加强了警备，各地区官兵也密切注视着当地日军的一举一动。1937年7月中旬，驻淞沪日军“即迭以汽车载运武装官兵，向江湾一带侦察示威，并于沪西越界筑路区实施夜间演习，诡称水兵宫崎乙名失踪”^[5]。与此同时，日军编成第一联合航空队(含木更津航空队、鹿屋航空队，装备中型攻击机38架，舰上战斗机12架)与第二联合航空队(含12航空队、13航空队、21航空队、22航空队、装备舰上战斗机24架，舰上轰炸机30架，舰上攻击机12架，水上侦察机12架)。第一联合航空队的木更津航空队与鹿屋航空队分别进驻济州岛和台北，准备对华作战^[6]。8月1日，苏浙边区公署张发奎向南京报告，日舰、日机在杭州湾活动频繁，杭州城内仅存的两名日侨也已离去。据此作出如下判断：“敌侨离杭，敌舰、敌机活动情形似于杭州湾有所企图，揆其寻隙挑衅事变或所难免。”^[7]
 至8月9日，日军驻沪兵力“计陆战队官兵约五千人，业经组织健全之在乡军人约三千人，壮丁义勇队三千五百人”。此外尚有“各种轻重口径炮约三十余门，高射炮八门，战车及装甲汽车各约二十余辆”,抵沪之日本军舰也达到12艘，“各舰可随时登陆之水兵，共计约三千人”^[8]。“大山事件”(即虹桥事件)发生后，上海的形势突然告急。就在中日双方交涉的同时，日军舰20余艘护送其运输舰5艘，向淞沪急驶而来。上海日租界同时实施动员，编组其侨民在乡军人、义勇团，连同驻沪海军陆战队共计万余人，进入备战状态。日军第一、第三舰队军舰30余艘开始不断向吴淞口一带集结，一部且已驶入黄浦江，进入战斗位置^[9]。
 当时中国方面驻上海市区的仅有保安总队两个团，兵力甚为薄弱。南京当局深知上海的战事终不可免，为在战略上争取主动，军事委员会于8月11日晚上下令张治中指挥之第八十七、第八十八两个主力师迅速向上海近郊推进；京沪警备军及原驻蚌埠之第五十六师、驻汉口之第十八师、驻嘉兴之第五十七师紧急向淞沪、吴县等地区输送，统归张治中指挥。张治中连夜进军上海，将主力部署在宝山县的江湾、彭浦一带，以随时准备对日军发动有力攻击。为统一指挥淞沪地区的军队，军事委员会于8月13日下令将淞沪警备司令部所属各部队也划归张治中指挥，并将该部统编为第九集团军，由张治中任总司令。同日，苏浙边区公署也被改编为第八集团军，以张发奎为司令，下辖第六十一、第五十五、第五十七、第六十二师及独立第四十五旅、炮二旅(缺第三团)。此后，军事委员会又划定第八、第九两集团军之作战地境，“为苏州河至上海南站之线”^[10]。
 正当国民政府调兵布阵之际，8月13日上午9时许，虹口方面的日本海军陆战队借故向中国保安队开枪射击，下午又在上海市区的多处地方向中国军队发起攻击，侵入黄浦江内的日本军舰也向市内开炮轰击。中国军队尽管尚未完成战略展开，但因守土有责，当即予以还击。“八一三”抗战遂告爆发。
 战斗刚打响时，第九集团军只有少数部队到达预定作战位置，张治中下令其余各部紧急部署。当晚各部队的具体位置大致如下：八十七师主力在江湾两江女子体校，沿虬江至虬江桥一带集结，一部在吴淞；八十八师前锋与日军隔横滨对峙，主力在上海北站及鸿兴路东钱江塘之线；炮兵三个团在大场、彭浦一带进入阵地；五十七师一个旅由龙华推进至徐家汇虹桥路一线，另一个旅向北新泾、虹桥飞机场集结；五十六师主力到达太仓，经浏河向宝山推进，直接警戒沿长江各口岸；上海市警察总队部署在虬江码头、张华浜之间警戒；保安总团则在暨南新村附近集结^[11]。这一部署，摆出了一副决战的态势。
 对于淞沪方面的抗战，南京当局早已做出如下战略部署：“国军以保卫政经要地，及诱致、消耗敌人之目的，初期以优势兵力，迅速围歼上海市之敌，使其尔后增援、登陆困难。如敌援军登陆成功，则集中重兵予以打击，迫其追随我军行动，使其主力向淞沪地区转用后，即改取守势，并利用既设国防工事，实施逐次抵抗，破灭其速战之企图。”^[12]为争取战略上的主动，军事委员会于当天晚上做出如下指示：令第九集团军于次日开始攻击虹口附近之敌；令空军于次日出动，协调陆军作战；令海军封锁江阴江面。8月14日，国民政府发表抗暴自卫声明，宣布“不得不实行自卫，抵抗暴力”,京沪、京杭两铁路沿线各地戒严，封锁镇江下游长江江面，航行一律暂行停止^[13]。中国空军于当天上午向上海的日军发起攻击，先后轰炸汇山码头、日本海军司令部及侵入黄浦江的日本军舰，主要目标均命中起火，日军旗舰“出云”号被炸伤。当天下午，大批日本飞机从长崎、台北机场及“加贺”号航空母舰起飞，越过东海，向南京、杭州等城市进行轰炸。中国空军奋勇拦截，击落日机3架，中方则无一损失，在中日战争史上首次写下击落日机的记录。同时，中国海军为使日舰失去航行目标，除以漂雷封锁长江口及黄浦江水道外，还毁灭通州及通州下游航路标志，同时专门征用军舰商轮沉江，以填塞江阴以下航道，确保南京的安全^[14]。中方长江舰队主力亦向江阴附近集中。
 陆上攻击也同时展开。第九集团军以第八十七师在左、八十八师在右，向日军发起地面进攻，各部奋力突进，先后夺取预定围攻线上之宝山桥、八字桥、五洲公墓、持志大学及沪江大学等各要点。当晚，第八十八师向天通庵车站、京沪铁路沿线、持志大学之线推进，初战告捷，为下一步行动打下了基础。但在激烈交战时，该师第二六四旅旅长黄梅兴少将不幸中炮弹阵亡^[15]。16日拂晓，第八十八师在八字桥、爱国女校，第八十七师在日本海军操场一带与日军展开激战，双方损失均极惨重。当日，中国空军在南京、上海上空与日机交火，击落日机2架，中方亦有2架飞机受创。第一○五号鱼雷艇则冒死驶至黄浦江内，向停泊在江面上的日本“出云”号旗舰连射鱼雷7枚，予以重创。日军第一○五号鱼雷艇亦中弹沉没^[16]。14、15、16三日，日军损失战机共计30架以上，中方战机受伤数架，空军人员死二人，伤五六人^[17]。8月17日，中方再度发起攻击，日军则凭借坚固的工事和优良武器，负隅顽抗。中方“最初目的原求遇隙突入，不在攻坚，但因每一通路，皆为敌军坚固障碍物阻塞，并以战车为活动堡垒，终至不得不对各点目标施行强攻”^[18]。第八十八师官兵于日本坟山、八字桥、粤东中学一带与日军展开激烈争夺战，中方部队牺牲达一个营^[19],日军被击伤击毙者约350人。第八十七师也曾一举突入日本海军俱乐部，在日军的全力反扑下，第八十七师被迫退回原防。战局一时陷于僵持状态。
 中国军队在淞沪战役之初作战之顽强，超出了日本军方的预料。为改变被动挨打的局面，日本内阁决定扩大侵华战争的规模。8月15日，日本政府发表的声明中已经没有“不扩大”的字眼，而是强调“为了惩罚中国军队之暴戾，促使南京政府觉醒，于今不得不采取断然措施”^[20]。同一天，下达总动员令，编组上海派遣军，任命松井石根大将为司令，下辖第三师团与第十一师团，限期开赴上海，增援海军作战。8月18日，第三师团之半数及第十一师团全部迅速向上海东南约120公里的马鞍群岛集结。日本政府的增兵行动，使淞沪战争的规模急遽扩大。
 中国政府见此情形，深知不实行全面抗战，无法维持民族之生存，因而亦于8月15日下达全国总动员令，在全国划定五个战区，将苏南、上海和浙江列为第三战区，由冯玉祥任司令长官，顾祝同副之，陈诚为前敌总指挥。8月20日，第三战区根据军委会之战争指导方案，拟订出围歼上海日军和阻击增援日军的作战计划。22日凌晨，第九集团军总司令张治中抽调第九十八师受总部直辖，并限其于8月23日23时前开至大场镇附近地区以备吴淞、宝山方面的反登陆作战。同时，张治中又与陈诚商议，决定调南京之第六十七师紧急向嘉定集结，并以第六十七、第九十八师及炮兵第十六团，归第十八军军长罗卓英统一指挥，准备迎击登陆之敌。第六战区司令长官部鉴于日军数量不断增加，也将长江南岸各守备部队改编成第十五集团军，由陈诚任总司令，配合第九集团军在嘉定、宝山一带防御从长江口登陆之敌。
 8月23日拂晓，日军舰艇十余艘驶达蕴藻浜口附近，集中火力向吴淞镇以东之轮渡码头猛烈攻击，蕴藻浜口之中方江防阵地大半被毁，守军亦出现重大伤亡。随后，日军第三师团步兵2000余人在舰炮火力的掩护下，于吴淞镇、张华浜附近强行登陆，上海市保安总团由于兵力薄弱，且缺乏武器支援，处境十分困难，张治中遂命第六十一师第三六一团增援保安团。此后，战局渐趋稳定。同日，日军第十一师团先头部队在烟幕与战机的掩护下，分乘汽艇六七十艘在川沙镇北侧地区强行登陆。中国守军第五十六师之一个连与日军激战一小时，连长负伤，官兵大部壮烈牺牲，生还者仅十余人。于川沙口登陆的十一师团约一个旅团，也分向宝山、罗店、浏河镇三个方向突进，宝山城很快被日军占领。24日，日军第三师团凭借优势火力于张华浜强渡蕴藻浜，遭到中方将士的英勇痛击。第十一师团则企图一举夺取浏河镇，刘尚志第五十六师率部与日军激战竟日，毙敌500余人，中方伤亡营长以下300余人。随着战线之延长，第九集团军已感兵力不足，第三战区司令部紧急调六十二师、九十八师部分主力去吴淞增援。24日晚，夏楚中率领第九十八师主动出击，向宝山之敌军发动进攻，并乘势克复宝山城。
 此后，淞沪抗战的重心逐步从上海市区的杨树浦、虹口方面转移到宝山及吴淞、张华浜一带。从吴淞口附近登陆的日本援军站稳脚跟之后，与上海市区的日军互相配合，对中国军队形成南北夹击之势。中国军队原先的优势与主动性逐渐丧失，开始陷于被动应付的地位。尽管在战术上作过多次调整，但仍无起色，罗店与吴淞两个重要阵地，经过多日激战，先后于8月28日和9月1日失陷。
 战略要害罗店镇是中日双方争夺的焦点所在。德国军事总顾问法肯豪森当时便呈文蒋介石，认为中方应绝对在罗店阻止日军，使不能犯刘行，更不能趋嘉定^[21]。25日凌晨，中方第六十七师第四○二团开始由罗店镇东北侧向尤家楼攻击前进，当即与陆家村、沈宅之日军发生激战。战至拂晓，该团已是伤亡逾半，团长李维藩、营长张培甫以下连、排长多人均壮烈牺牲。此后，日军更向罗店以西包围攻击，中方第一九九旅旅长蔡炳炎亲率预备队一个营与敌军反复搏斗，战斗中蔡炳炎阵亡^[22]。此后，中日双方军队在罗店镇以北之线展开对峙。当日，彭善第十一师奉令将罗店守备交第六十七师接替后，逐次向月浦至周宅之线推进，并积极准备向狮子林炮台、石洞口发起攻击。7时，彭善师预备队第六十二团遭遇日军600余人，双方展开激战。至10时，双方几近格斗，相互进退达七八次之多，战况陷于胶着。26日凌晨，日军一股部队抢登狮子林炮台北侧，中方第九十八师奉令以主力攻击狮子林并占领之，其一部则据守宝山、月浦，构成三据点阵地。28日拂晓后，日军第十一师团千余人猛犯罗店，中国守军第六十七师第三九八团奋力迎战，至午时，罗店陷落。
 罗店失守使浏河方面的中国守军渐感孤立，30日，浏河守军调整部署，以第十四师主力占领沿新泾河至浏河河川之线，并派出游击队占领施相公庙、曹王庙之线。31日，日军陆战队千余人屡次进犯中方浏河阵地，均被击退。第十一师团虽攻占罗店镇，但其与在吴淞登陆的第三师团仍处于分离态势。为此，第十一师团于31日派出浅间支队从川沙镇沿海岸线向狮子林炮台附近移动。同日，第三师团步兵第六十八联队在战机30余架、舰炮百余门的掩护之下，于轮渡码头至炮台湾车站之线登陆，并与中方第六十一师第三六一团发生激战。三六一团伤亡甚重，渐呈不支，于午后退守吴淞镇西端。次日，吴淞镇陷入敌手。
 9月1日，日军在军舰20余艘、战机10余架的掩护之下，向宝山狮子林炮台、月浦一带的第九十八师阵地发起进攻。此后，中、日双方展开了长达五昼夜的激战，中方营以下官兵大半阵亡或负伤，第十八旅旅长翁国华、第三十三团团长朱福星亦身负重伤^[23]。至5日，宝山守军第五八三团姚子青第三营被日军完全包围。当晚，第三战区下令由刚抵达战场的第一师接替伤亡重大的第六师驻防，第六师撤至广福整补待命。6日，日军继续使用优势火力猛攻宝山城，城内建筑物无一幸免，中方部队伤亡惨重。当天，第三战区司令长官部根据军事委员会的指示，在吴县颁布第二期作战计划，并重新划定第八、第九、第十五集团军之作战地境。其中，张发奎集团与张治中集团以诸翟镇、苏州河之线为界，线上属张发奎集团军。张治中集团与陈诚集团以南翔镇、蕴藻浜之线为界，线上属张治中集团军^[24]。7日晨，日军重新占领宝山城，中方守军第三营营长姚子青于东门附近阵亡，全营官兵亦同时殉国^[25]。11日拂晓，日军猛击中方之月浦阵地，守军伤亡惨重，阵地终被突破。此后，中方守军退守街市，与日军展开逐屋巷战，并将月浦重新夺回。
 正当中、日双方在宝山城展开激烈争夺的同时，上海市区的战斗仍在继续。9月6日拂晓，日军饭田支队在10余辆战车的支援下，由虬江码头向虬江左岸中国守军阵地反复猛攻达两个小时。午后，日军再增派步兵1600余人、战车20余辆、飞机9架，在海军舰炮数十门的掩护下，续向虬江左岸中方阵地进犯，战况十分惨烈，中方工事悉数被毁，人员伤亡巨大。中国守军顽强抵抗，集中炮兵火力阻击敌军，歼敌百余人，击毁战车数辆，击毙日军支队长饭田七郎^[26]。日军每前进一步，都必须付出沉重的代价。9日晨，日军出动战机20余架竟日轰炸，停泊在虬江码头一带的日舰20余艘也猛烈射击，中方军工路以东之线悉数被毁。8时，日军3000余人在烟幕的掩护下，向驻陆家宅的中方第五十七师第三四二团阵地发起猛攻，双方激战至中午，阵地易手数次。第三四○团第三营奋力迎敌，将敌击退。下午，日军卷土重来，中国守军以刺刀、手榴弹应战，官兵伤亡殆尽，此后战斗逐渐呈现出胶着状态。当晚22时，中方部队撤至沈家行镇至徐家宅第二线阵地。9月9日之战斗，第五十七师第三四二团军官阵亡计李子峰连长等12员，伤连排长曾凤歧等24员，伤亡士兵580员。第三四○团伤亡军官7员，士兵百余员^[27]。在此期间，中国空军派出战机对吴淞口沿江一带之日军舰进行了俯冲攻击，至少击沉敌舰3艘以上，重创敌舰亦在10艘左右。中国海军也使用自制水雷于9月7日炸毁日军供登陆之三井码头及趸船，并炸沉日军汽艇2艘。
 对于当时淞沪战场严峻的形势，蒋介石已经认识到：“此战不能避免，惟能持久而已。……近日战局渐转劣势，人心动摇。”^[28]据此，中国军队逐步停止主动攻击，转向以防御为主的持久作战态势。9月11日黄昏开始，张治中第九集团军奉第三战区命令，撤至北站、江湾、庙行至蕴藻浜南岸之线^[29]。此后，中方各集团军又陆续退守北站、江湾、罗店西南、浏河之线。
 此前，中国大本营于9月6日制定出《第三战区第二期作战指导计划》,以调整淞沪抗战的战略。其中对日军行动的判断是：从长江口登陆的增援部队将从罗店向南突进，从左侧背对中国军队形成大包围；从张华浜登陆之敌将向江湾镇方面攻击，吸引中国军队进入包围圈内；同时对围攻市区日租界的中国军队形成小包围。对此，该方面军的战略要领是：首先，“运用优势兵力断绝其联系，限制其发展”,“打破其包围企图，而收各个击破之效”;其次，“如各个围攻之目的不能达到，则依状况逐次于后方占领阵地，采取攻势防御”; 第三，“于万不得已时，则退守后方既设阵地，作韧强之抵抗，以待后方部队之到达，再行决战”^[30]。接着，对各部队的部署及任务做出明确的指示。为加强对淞沪抗战的领导，蒋介石亲自兼任第三战区司令长官，同时加强了后方锡澄线等处的防御力量，以保卫南京的安全。
 中国军队的顽强抵抗，打破了日军速战速决的企图。9月6日，日本海军军令部总长向天皇上奏：“上海陆上的战斗迟迟无进展，必须增强陆军兵力。”^[31]陆军内部经过紧急磋商，于9月7日决定先增派重藤支队，10日再派第九、第十三、第一○一三个师团来上海增援。上述军队都归上海派遣军司令官指挥。另外，还派遣野战重炮部队、工兵及飞行团随同去上海。9月12日，从华北调拨的10个大队援兵首先到达上海，重藤支队也于14日到达上海。至9月中旬，日本上海派遣军已拥有5个师团，共约20余万人，另有炮200余门，战车200余辆，飞机200余架^[32]。日军得到增援后，立即调整部署，从吴淞一带向中国守军的阵地发起猛烈攻击。
 中国军事统帅部也调整了淞沪前线的作战部署。由于增援部队陆续抵达，为便于指挥，军事委员会于9月21日将淞沪地区12个师改编成第十九集团军，由薛岳任总司令，朱绍良则接替张治中任第九集团军总司令。第三战区之部署也进一步调整如下：黄浦江以西、蕴藻浜以南地区划为中央军，由朱绍良任总司令，以第十八师及第九集团军编成之；右翼军由张发奎任总司令，以第八、第十集团军编成之；左翼军由陈诚任总司令，以第十五、第十九集团军编成之^[33]。左、中、右三个作战军沿“北站—浏河”一线与日军对峙，并展开阵地争夺战。各部队接奉军令，立即开始调整。右翼军因尚未投入战斗，全军处于警戒状态；中央军因仅增加一个师，部署并无改变。左翼军的阵地则有较大的调动：第十九集团军第六十九军的三个师，接替蕴藻浜以北、杨家沼一线原第一军的阵地；第十九集团军第六十六军则以三个半师的兵力，驻守杨家沼至樊家桥一线之阵地，充当左翼军的中坚；樊家桥至龚家宅的阵地，原为第十五集团军第十八军之防区，因战斗激烈，伤亡惨重，兵力不足，临时改换第四军之五十九师接替，第十八军在其左侧罗店一带驻防。这一调整，已摆出决战的态势。
 从9月22日起，日军集中三个师团近11万兵力，在飞机及重炮的掩护下，向马路河至蕴藻浜间的中国驻军阵地发起猛烈攻击，激战在左翼军阵地展开。守军的工事几乎被日军炮火摧毁殆尽，第一线阵地上的官兵大半壮烈殉国。有些阵地被日军突破后，中国驻军又发起反击，与敌人肉搏，经过多次反复后，才被迫撤至后方阵地继续抗击。激战至9月30日，日军除夺取有限的几块阵地外，并无其他战绩。
 由于中方作战部队逐渐转取守势，日本海军得以长驱直入。中国海军奉命防守江阴长江水道，并相机增援长江南岸守备部队的作战。对于停泊长江及吴淞口外之日本军舰，中国海军一再突击，但未能有所收获。9月22日，日军大编队战机群向江阴地区中国军舰发起攻击，中方沉着应战，击落敌机3架。23日，日机增加至73架之多，继续攻击江阴舰队，并向中方平海、宁海两舰投掷重磅炸弹多枚，两舰相继沉没，“平海”舰舰长高宪申、“宁海”舰舰长陈宏泰均身负重伤。25日，中方“逸仙”、“建康”二舰又被炸沉，江阴海军舰队遭日军重创^[34]。鉴于情势紧张，蒋介石手令海军部：“海圻、海琛、海容等凡年在四十以上之大舰，须将其炮卸下，准备沉没，堵塞长江各段之用。如三日内卸拆不及，则连炮沉塞亦可，务如期办到，以示我海军牺牲之精神。”^[35]
 日本政府因侵沪战争没有进展而感到焦急，10月1日，四相会议决定了《处理中国事变纲要》,明确规定：“军事行动之目标，在于使中国迅速丧失战斗意志。应采取适当的手段，使用兵力占据要地。”^[36]于是，日军调整其进攻方案，将原有的主力从左侧回旋到南面，新增援的几个师团放到右侧第一线，企图从吴淞一带突破中国守军阵地，攻占大场镇，然后向苏州河一线推进^[37]。
 10月5日，日军以第九、第十三两个师团的兵力向蕴藻浜方面猛攻，7日强渡蕴藻浜，以图突破河防，夺取大场镇，切断防守闸北、江湾的中国军队的后路。日军在炮火的支援下向守军阵地猛扑，双方展开激烈的争夺战，经四昼夜的激战，中方阵地仍然屹立不动。至17日止，日军进展仅数百公尺至千公尺而已^[38]。与此同时，日军第十一师团主力及第三师团之一部也于罗店镇以南向中方部队猛攻，双方激战四昼夜，伤亡均极惨重，日军虽有所进展，但中方仍固守杨泾河西岸阵地。10月上旬，日军增援兵力陆续在吴淞一带登陆完毕。日方除原有海军特种陆战队及后备军人外，已拥有正规陆军5个师团、1个旅团、2个支队以及伪军于芷山部(约4000人),并有飞机300余架，战车百余辆，重炮一个旅团，各型舰艇100余艘，在淞沪战场上形成了绝对的兵力优势^[39],中国军队面临的局势十分严峻。
 10月18日夜，中方部队对蕴藻浜南岸之日军发起一连串反击，战至21日夜，进展不大。21日上午，日军重点进攻大场，并利用优越空军对大场附近投弹约百枚，继而以坦克21辆集中向中方阵地冲击。中国守军第十八师官兵英勇奋战，与日军周旋于血肉横飞之中，大场阵地失而复得者凡三次^[40]。为挽救大场方面危急的局势，战区司令部急令刚到达的第二十一集团军实施反击，并将其划归中央军指挥，以达协调作战之效果。反击部队分三路出击，除中路略有进展外，其余两路虽付出巨大代价仍无收获。由于双方实力悬殊，大场最终于24日沦陷。大场失守后，京沪铁路被截，中方闸北、江湾阵地线侧背完全暴露。中国军队于是放弃北站至江湾一线阵地，向苏州河右岸转移。10月27日，中央作战军在苏州河南岸与尾随而至的日军展开对峙。由于日军已占领上海各要点且后方无主力部队增援，中方将领建议将淞沪战场主力部队撤至苏南国防线抵抗，蒋介石表示同意。为掩护主力部队撤退，孙元良第八十八师奉命留守闸北，该师所部第五二四团团副谢晋元率一个营的兵力进据四行仓库阻敌前进，并孤军奋战至10月30日方才退入公共租界，移往胶州路孤军营^[41]。至此，中方苏州河前进阵地尽失。31日，日军开始横渡苏州河，并向南岸中国守军发起猛攻。中、日双方反复争夺近十日，死伤均极惨重。
 为尽快攻占上海，日本政府于10月20日决定向上海增派以柳川平助为司令官的第十军。该军主要由第六、第十八和第一一四共三个师团组成。30日，又下令将第十六师团加入上海派遣军序列。这样，侵入华中地区的日军到达2个军9个师团，其总兵力已超过华北战场。
 11月5日，日本上海派遣军向中方苏州河南岸阵地发起猛攻。同时，第十军也利用海上浓雾之掩护，并在炮舰火力的配合下，于杭州湾北岸之全公亭、金丝娘桥、金山街、金山嘴、漕泾等处强行登陆成功。金山卫中国守军2个步兵连无力反抗，日军得以快速迂回中方淞沪阵地之侧背，迅速向黄浦江挺进，淞沪战场形势也随之大变。右翼作战军总司令张发奎与副总司令黄琪翔下令调部队阻击，但未能奏效。日军乘势急进，于6日抵达松江以南附近，8日又渡过黄浦江。此前一天(7日),日军改编成立“华中方面军”,以松井石根为司令官，统一指挥上海派遣军及第十军作战。
 11月8日，日本第十军占领松江，而北面的上海派遣军也已突破苏州河，此时淞沪地区的中国军队已陷于即将被切断退路的危险境地，第三战区司令部当即下令全线后撤，向吴(县)福(山镇)国防阵地转进。9日凌晨，中央作战军率先向青浦、白鹤港一线转移，因退却命令下达太迟，途中又遭到日机炸射，各部均拥挤于公路，秩序至为混乱^[42]。左翼作战军各部因奉命现地掩护，遂至12日夜方由新泾河之线向西转移。其时，右翼作战军已撤至苏嘉线附近及以西地区。至此，历时整整3个月的淞沪会战令人遗憾地落下了帷幕。
 淞沪会战虽然以失利而告终，但已打破了日本“速战速决”的战略，同时也给日军造成重创。担当日军进攻主力的第九师团，在中国守军交叉炮火及手榴弹的打击下，损失惨重。该师团第七联队在夺取陈家行的交战中，即死伤千余人，其中一个中队，在与中国军队近身搏斗中，损失过半。因军官死伤过多，由下士伍长代理中队长的即有20余人。在从吴淞至苏州河一线40余日的战斗中，该师团共死伤官兵8527名^[43]。这一数字，足以说明中国将士在淞沪会战中的功绩。

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