駐上海的美國《密勒氏評論報》主編鮑威爾，決定去距上海不遠的舟山群島度過一個涼爽的周末。但是，當他搭乘名為“三北”號的中國小火輪，順著黃浦江緩慢地駛向寬闊混濁的長江入海口時，立刻感到情況有點不大對頭：這艘屬於中國輪船公司的小火輪，除了中國船長和中國水手在忙來忙去外，還有一位據說也是船長的德國人穿著嶄新的製服神氣十足地站在甲板上。並且，這艘中國輪船竟然升起了一面德國納粹卐字旗。
我們看到日軍的驅逐艦三三兩兩地停在黃浦江中，而吳淞口防波堤外，也泊著六七艘軍艦。當我們的小船從軍艦旁駛過時，艦上的日本軍官就用望遠鏡仔細地打量著我們。在這樣一條狹窄的河流中，日本海軍軍官的舉動，自然引起我們一次次的恐慌。
那位職責似乎僅僅是面向日本軍艦微笑的德國船長告訴鮑威爾：這家中國輪船公司與一家德國公司簽訂了協議，把中國輪船全部轉到德國公司的名下，理由是“中國人已經料到戰火早晚會燒到揚子江流域”，“一旦交戰，日本人不至於沒收懸掛納粹旗幟的船隻”。
上海，中國最大的經濟文化中心，中國近代以來最為國際化的都市。精明的上海人關於可能要打仗的判斷是有依據的。剛剛傳來北平和天津被日軍佔領的消息，緊接著，一九三七年八月九日，上海便發生了日軍軍官被打死的事件：日本海軍特別陸戰隊西部派遣隊隊長、海軍中尉大山勇夫和一等兵齋藤與藏被中國士兵擊斃於虹橋機場大門口。
所謂“虹橋事件”，流傳著五花八門的版本。上海市民聽聞的最普遍的說法是：大山勇夫和齋藤與藏駕駛著一輛汽車至虹橋，要強行通過中國衛兵的警戒線進入機場，他們不但對中國衛兵的警告置之不理，還向中國衛兵開槍射擊，導致一位名叫時景哲的中國軍隊二等兵中彈身亡。之後，中國衛兵開槍自衛，將大山勇夫和齋藤與藏當場擊斃。
是否有一名中國衛兵被打死，史料的記載存在著分歧。
史說，時任中國軍隊第九集團軍司令部作戰科科長，他這樣解釋了機場大門口為什麼會有一具中國衛兵的屍體：“這些（中國）士兵平時恨透了日本人，一見日本軍人橫衝直撞，不聽制止，就堅決自衛，開槍打死了那個軍曹。淞滬警備司令部急了，參謀長童元亮和上海市長俞鴻鈞商量，讓一個死囚犯穿上保安部隊服裝，把他打死在虹橋機場大門口，說是日本軍曹要強進機場大門時，先把我衛兵打死了，以便與日本人交涉。”事件發生的當日，上海市長俞鴻鈞給南京國民政府軍事委員會發去一封密電，電報對事件經過是這樣敘述的：
無論事件經過到底怎樣，有一個前提是必須強調的：兩個日本軍人在中國的國土上橫衝直撞，企圖衝擊中國重要的機場設施，且無視中國衛兵的警告時被打死——且不說當前中日兩軍在中國北方已經進入交戰狀態，就是在和平時期，中國方面的處置也是正當的。
然而，中國人的正當處置，又一次成為日本人的“事端”。
日本人對在中國上海發動戰爭蓄謀已久。
上海是長江的入海口，中國華東地區的門戶。一旦佔領上海，不但能控制華東，還可以進逼南京，其戰略位置的重要性日本人十分清楚。因此，“一·二八”事變後，日軍利用《上海停戰協定》中對中國軍隊駐軍上海加以限制的條款，一直在做著戰爭準備。一九三六年八月，日軍參謀本部在擬定一九三七年《對華作戰計劃》時，已針對中國華東地區製訂出詳細的作戰計劃，這一最終目標指向中國首都南京的作戰計劃，其主要內容包括：以三個師團佔領上海及其附近地區，以兩個師團“從杭州灣登陸、從太湖南面前進”，形成“兩軍冊應向南京作戰，以實現佔領和確保上海、杭州、南京三角地帶”。只是，出於對蘇聯介入遠東權益的高度警惕，日本擔心一旦與蘇聯發生衝突時其主力部隊如果已置於中國南方便無法迅速向北集結，因此僅在淞滬地區投入了少量的海軍。
“一·二八”淞滬停戰後，在上海，日軍建立了以北面虹口軍營為基地的核心設施，以東面楊樹浦、西面滬西為支撐的外圍據點。經過多年的經營，上海市區內的日本租界，實際上也已經成為堅固的軍事堡壘，裡面的機關、學校、商店和住宅內部，都構築了各式的軍事掩體，並隱藏著大量的武器彈藥。至盧溝橋事變前夕，日軍在上海地區擁有百餘處軍事設施，部署了約一萬五千人左右的兵力，計有步兵一個大隊、海軍特別陸戰隊以及擁有三十多艘軍艦的第三艦隊，海軍的航空隊也有百餘架飛機可隨時準備支援作戰。
在上海方向，日本海軍已是作戰心切。
日本海軍與日本陸軍在對華戰略上存在著分歧。陸軍方面出於對蘇聯的戒備，於戰爭初期向中國南方用兵時十分保守；海軍方面則堅持認為，日甦之間暫時不會發生大規模軍事衝突，日本軍力的投入方向完全可以向南，從南中國一直延伸到整個太平洋地區。由此，盧溝橋事變後，日本海軍立即準備出動以支援陸軍在華北地區的作戰，同時還迅速提出了向中國南方施加軍事壓力的計劃。在求戰心切的日軍海軍將領中，以駐紮上海地區的第三艦隊司令官長谷川清中將最為踴躍。盧溝橋事變發生時，他正率隊在台灣與陸軍進行聯合演習，事變的次日，第三艦隊便停止演習返回了吳淞口外，長谷川清向東京日本海軍軍令部（司令部）提出：“華中作戰，應以必要兵力確保上海和攻占南京”，所以，需再向中國華中地區增派五個陸軍師團。
按照日軍的一貫伎倆，發動戰爭要事先製造“事件”，所以近兩年來中日兩軍在上海摩擦不斷。一九三六年九月，日本海軍以“出雲”號戰艦三名水兵在租界內遭到狙擊為藉口，出動海軍陸戰隊在全上海市佈設崗哨。一九三七年七月，日本海軍在上海地區連續舉行軍事演習，派遣艦隊頻繁出入上海附近的各港口，並登陸進行軍事勘察。根據一九三二年中日簽訂的《上海停戰協定》，中國方面不能在上海駐有正規部隊，於是成立了“保安部隊”，名為“保安”，實際上仍由正規部隊的官兵組成。中國官兵對日軍的憤恨積壓甚久，只要遇有機會就會立即爆發。盧溝橋事變發生後，上海的“保安部隊”立即做好了戰爭準備，軍官們把家眷全部送回原籍，部隊開始加緊軍事訓練，並大量準備構築街壘的原材料。就在這時，突然有人來到中國“保安部隊”的駐防地，說是需要“查門牌”，中國士兵發現來人可疑，將其扣押詢問，並讓來人把鞋脫下來——依照中國士兵的經驗，日本人的大腳趾是叉開的——來人這才承認，他們是日本海軍陸戰隊的一名小隊長和一名士兵曹長。從這兩人身上搜出的筆記本上，記滿了中國軍隊在上海的軍事據點以及武器和兵力情況。中國士兵把這兩名日軍痛打了一頓。經過日方的反復交涉，這兩名日軍才被釋放。但是，沒過兩天，上海香山路上又發生了類似事情，這次憤怒的中國士兵把捉到的日本軍官捆在電線桿上打了個半死，其結果導致中日雙方連續數日的激烈交涉。
一九三七年七月二十八日，日本政府“訓令僑居揚子江沿岸二萬九千二百三十名日僑撤離（指示在上海的僑民於八月六日撤到日租界）。在海軍第十一陸戰隊掩護下，到八月九日完全撤到了上海”——應該特別注意日本政府所規定的撤僑完畢的日期：八月九日。就是這一天，日軍海軍中尉大山勇夫和一等兵齋藤與藏衝擊了上海虹橋機場的中國守軍。
在這個世界上，凡是發生的事都不是絕對偶然的。
至少在“一·二八”事變後，國民政府已經明確意識到，日軍在浙滬地區發動侵略戰爭不是可能與不可能的問題，而是時間早與晚的問題。於是，自一九三三年起，國民政府令參謀本部派人勘察地形，部署在寧、滬、杭地區修建國防工事，並組織陸軍大學第十期學員實施戰術演習用以研究和擬定設防計劃。為防止日軍從杭州灣和吳淞口南北兩面登陸繼而向南京推進，國民政府軍事委員會成立了秘密機構，專職負責寧、滬、杭三地國防工事的設計和構築，並劃分出京滬、滬杭和南京三個作戰防禦區，在四條主要防禦線上修築以鋼筋水泥為主體的防禦工事：京滬防禦區以吳福線（吳江至福山）和錫澄線（無錫至江陰）為主陣地；滬杭防禦區以乍嘉線（乍浦經嘉興至蘇州）和海嘉線（海鹽經嘉興至吳江）為主陣地。為了便於部隊機動，還特別修築了蘇州至嘉興的鐵路。一九三六年二月，國民政府在蘇州成立了一個秘密作戰指揮機構，對外稱“中央軍官學校高級教官室”，後又改稱為“中央軍官學校野營辦事處”，軍事長官為張治中，其任務是：負責制訂京滬地區的作戰計劃，主持防禦線上國防工事的修築，一旦淞滬發生戰爭迅速轉變為前線指揮所。最後這點甚為重要。
張治中，原名本堯，字文白，安徽巢縣人。一八九〇年十月生於一個世代耕田的貧苦家庭。先後畢業於武昌陸軍軍官第二期預備學校和保定陸軍軍官學校。一九二四年進入黃埔軍校擔任第三期入伍生總隊長。張治中既是蔣介石重用的將領，同時也是共產黨人的摯友，這決定了他的政治生涯複雜而曲折。一九三二年淞滬抗戰中，他主動請纓，以左翼軍指揮官的身份，率領部隊與日軍激戰多日，戰局失利後退守常熟，大有壯志未酬的遺憾。被任命為京滬防禦區的軍事長官後，因為知道戰爭已經迫在眉睫，亟待操辦之防御准備又千頭萬緒，張治中心情始終沉重而焦急。包括日本軍方在內，沒有人知道以他為首的“中央軍官學校野營辦事處”是什麼機構，而他已派出一批批人“到淞滬線、蘇福線、錫澄線一帶實地偵察、測量、繪製地圖。這批人回來之後，完成了戰術作業和初步的作戰方案，並開始構築淞滬線、蘇福線和錫澄線一帶的小砲機關槍據點工事”。令張治中十分不安的是，戰爭已呈一觸即發之勢，各地的軍政要員們“仍不免空泛、紓緩、推諉，使部屬無所秉承，如徒有作戰計劃，迄今毫無準備”。隨著日軍以軍事演習為名，在淞滬地區的挑釁日益頻繁，張治中開始秘密地擴充上海“保安團”的力量，同時命令他所能指揮的第三十六師由無錫推進到蘇州附近，第八十七師由江陰推進到常熟福山一帶，第八十八師由南京附近推進到無錫和江陰一線。張治中不斷地向南京陳請必須增兵，因為此時上海只有一個“保安團”，淞滬地區只有三個作戰師，而按照他所製訂的攻防計劃，至少還需增加三至四個作戰師。一九三六年十二月，西安事變爆發後，為給蔣介石“救駕”，國民政府軍事委員會將他部署在上海周邊的第三十六師、第八十八師都抽調走了。那是張治中最為擔憂的一段時日：萬一日軍趁西安事變大舉進攻上海，後果不堪設想。 ——“不過上海方面的日軍，卻反而採取了冷靜觀望的態度。”這或許是因為西安事變完全出乎日方意料的緣故。盧溝橋事變後，張治中接任京滬警備司令官。為了預防萬一，他命令補充第二旅的一個團化裝成憲兵入駐松江；另一個團化裝成上海“保安隊”入駐虹橋和龍華兩個機場——打死日軍上尉大山勇夫的中國“保安”，實際上正是張治中部署在機場的正規軍士兵。
張治中強烈主張對於日本應該“先發製敵”：
張治中向南京鄭重建議，基於中國軍隊力量薄弱，而上海又是“系國際視聽”的要地，因此必須採取攻勢防禦，即“先以充分兵力進駐淞滬，向敵猛攻，予以重創”。
“先發製敵”，意味著主動發起作戰行為——在與日本侵略者對抗的往事中，中國方面什麼時候“先發製敵”過？除了“他打我，我不還手”以及“他打我，我才還手”之外，中國什麼時候曾有過“判斷他要打我”之時，搶先出手，把對方打得暈頭轉向的先例？
在南京軍政高層內部，還有一些與張治中持相同或相近觀點的人，包括副參謀總長白崇禧、軍令部作戰組組長劉斐、武昌委員長行營陸軍整理處處長陳誠以及軍事委員會委員長侍從室副主任姚瓊等。他們的基本主張是：絕不能讓日軍把上海作為侵入華中的軍事基地，必須主動殲滅上海的日軍及其長江內河裡的日軍艦艇，開闢華東戰場。他們的理由是：日軍裝備有飛機、大砲、坦克、裝甲戰車、航空母艦等先進武器，軍隊訓練有素，崇尚武士道精神，百年以來幾乎每戰必勝，如今仍處於戰鬥力旺盛時期。如果中國軍隊把主力投入華北大平原與之決戰，勢必會被日軍迅速各個擊破，因為在大平原上日軍可以充分利用其機械化優勢，又有京漢、津浦鐵路可以利用，從南到北長驅直入，一旦將中國軍隊主力逼退至東南沿海，戰爭就基本上結局已定了，日軍很可能就此實現三四個月內滅亡中國的妄想。而如果中國軍隊在華北地區節節抵抗的同時，在華東地區開闢對日作戰的“第二戰場”，就可以分散日軍的力量，遲滯日軍的南下進攻。目前，淞滬是開闢“第二戰場”的理想之地。因為這裡是中國的經濟中心，日軍肯定要發動作戰。可也正因為如此，一旦淞滬爆發戰事，各國列強的利益必然受到損害，列強們不可能坐視日本獨霸中國權益，於是很有可能介入戰爭，列強的介入是有利於中國方面的。從軍事上講，利用上海城市的鋼筋水泥建築群與日軍進行巷戰，牽制住敵人，隨後把日軍逐漸引向江南的水網地帶，使其機械化武器不能充分發揮作用，這樣就會把日軍拖入長期戰爭的泥潭。只要中國堅持抗戰，最終會得到國際社會的援助，這是最後戰胜日本的正確途徑。當然，還有一種戰場地理上的解釋：從中國的地勢特徵上看，自東面沿海向西，地勢逐漸抬升，是逆河流流向而上的，這對進攻一方不利；而中國的抗戰後方基地在西南，即使邊打邊撤，也是背對著後方作戰，且越退地勢越高，這種態勢對作戰的防禦一方有利。
以上見解，確是遠見卓識。
首先，這不是妥協論調，更不是投降論，是出於堅決抗戰的立場。僅就這一立場而言，對於中華民族的前途和命運彌足珍貴。其次，就交戰雙方的實力對比和兩國國情上講，試圖拉長戰線並準備長期作戰，無疑是一種冷靜清醒的抉擇。
但是，在淞滬主動開闢“第二戰場”，需要冒的巨大風險也是顯而易見：這裡是中國柔軟的腹部，是經濟最發達的地區，一旦爆發戰爭，經濟會受到巨大的衝擊和損失。而且，這裡距離首都南京太近，在國家都城附近發生戰爭，必然會帶來巨大的政治和軍事壓力。更重要的是：誰能知道列強在中日開戰後是否會出面乾涉？如果乾涉是否能干涉到令日本停止對華侵略的程度？
歷史一再證明，中國從來沒有依靠列強擺脫任何苦難。
從某種意義上講，戰爭就是賭博。
明知戰爭不可避免卻又求戰心切的張治中，對淞滬地區的中國軍隊發布了一篇文告，在歷數中日甲午戰爭後的國恥後，他號召將士們在即將到來的抗戰中為國捐軀：
……時至今日，敵我間之諸般問題，已非和平所能解決，在我尤非抗戰無以圖國家民族之生存。全面應戰之烽火高燃，捨身報國之良機已至！凡我袍澤，當必奮興，雪恨殲仇，此其時日！ ……雖然，我袍澤當知此偉大的神聖民族抗戰之必然勝利，實由無量慘痛、無量犧牲所換來，蓋惟有犧牲到底之決心，方能博取最後之勝利。故吾人之生命在此日實無其他生命意義之可言，僅屬民族解放之祭禮而已，僅屬無量犧牲無量熱血犧牲中之一粟而已。唯具獻身為國之決心，方能成就千秋盛業；亦唯具“我死國生”之至勇，方能所向無前！血幕展開而後，我中國每一塊土地，均將滿佈每一個國民之血跡，人人將成英雄烈士，人人可成志士仁人！吾人分屬前驅，豈期後死？ ……
日本方面顯然察覺了淞滬局勢的不妙。他們從上海租界英國巡捕房軍事探長潘連璧和於一星那裡，獲悉了中國方面正在加緊構築市中心軍事據點和擴充上海“保安團”兵力的情報。日本駐華海軍武官衝野亦男以中方違反“停戰協定”為由，向國民政府外交部亞洲司司長高宗武提出抗議，並要求現場查看，被中方拒絕了。上海市市長俞鴻鈞的答復是：不但所謂“停戰協定”的相關條款中沒有限制中國方面建築防禦工事的字眼兒，而且中國人在自己的國土上建造任何工事別國根本無權過問。日方據此說中國的做法是“敵對行為”沒有道理。相反，倒是日方沒有按照“停戰協定”所約定的條款從規定地區撤出軍事力量，這才是敵對行為的明確表現。
令日方感到更加不妙的是，“虹橋事件”發生後，中國方面的態度十分強硬。八月十一日下午四時，俞鴻鈞市長會見了日本駐上海總領事岡本季正。岡本季正首先表示：“虹橋機場案”發，日方“著海軍制服之軍官及水兵為華人慘殺”，這是“對皇軍的重大侮辱”，已經導致日本“全國激憤”。因此，日方要求中國方面立即拆除軍事工事，撤退保安隊。俞鴻鈞當即表態：“該處系我國國土，無所謂撤退。”岡本季正又主張召開由中、英、法、德、意、日各國委員組成的淞滬停戰共同委員會緊急會議，請求各國製裁中國。俞鴻鈞更是寸土不讓：“（一）停戰協定早為日方破壞。因日方軍隊時常侵入八字橋一帶區域，該處地段按照協定日方軍隊應悉數撤退。（二）日方既破壞停戰協定，則根本無依據該協定作任何提議之權。（三）日方每利用共同委員會為實施該國侵略政策之工具，於己有利時提及之，於己不利時漠視之，應請各國註意。（四）日方對於虹橋事件，一方同意以外交方式解決，一方軍艦雲集、軍隊增加、軍用品大量補充，此種舉動影響各國僑民生命財產之安全，且已對我國構成威脅與危害。”——俞鴻鈞很清楚：談判是日方一貫的拖延時間等待增兵的手段，一旦日方准備好了，不僅是對所謂“共同委員會”漠視的問題，而是要對中國發動一場大規模的侵略戰爭。
以一名中尉和一名上等兵的性命換來的機會，“失不再來”。焦灼萬分的日本海軍錶示，決不能“讓死者為無意義之犧牲。”
“虹橋事件”發生的當晚，第三艦隊司令官長谷川清便命令在國內待命的第八戰隊、第一水雷戰隊、第一航空戰隊和第一、第二特別陸戰隊做好出動準備。十一日上午，第三艦隊所轄十九艘軍艦抵達吳淞口，載來海軍陸戰隊隊員兩千名。十二日，日軍在淞滬地區的軍艦猛增到三十一艘，同時還有包括一艘航空母艦在內的九艘軍艦停泊在吳淞口外，日軍海軍陸戰隊的作戰人員激增到九千人以上。
日本海軍知道，一旦戰爭打響，必須得到陸軍的協同。十日，日本海軍大臣米內光政在內閣會議上正式提出了“動員派遣陸軍部隊”的要求。陸軍大臣杉山元即刻表示同意。第二天，日軍參謀本部製訂了派兵方案：“（一）上海方面派遣部隊是以第十一師團（缺一部）和第三師團為基幹編成一個軍，八月十五日為動員第一日；（二）青島方面派遣部隊，預定是第十一師團的一部和第十四師團，其派遣時間伺機而定；（三）運送：繼續挪用現在擔任運送第二次動員部隊的船隻（預定十六日完成）；（四）動員規模：兵員約三十萬，馬匹約八萬七千。”
國民政府也啟動了全面的抗戰準備：將一切國防事宜由平時狀態轉為戰時狀態；將全國軍隊編為抗戰序列，第一線約一百個師，預備部隊約八十個師；將國家多年存儲的彈藥進行分配，黃河以北及長江地區囤三分之二，江南囤三分之一，可供所有部隊六個月作戰之需，同時確定海外輸入路線以保證槍支彈藥“源源接濟”；購辦一百萬作戰人員、十萬馬匹六個月所需糧秣；建立三十個兵員補充營；因平津淪陷，河北境內再無飛行場及航空油料儲備地，決定參加華北作戰的空軍部隊以太原機場為根據地。等等。
八月十一日，蔣介石召集最高國防會議，研究對日作戰策略。這是一次絕密的會議，參加者除了國防委員會副主席汪精衛、軍事委員會正、副參謀總長何應欽和白崇禧以及各位軍事委員會委員外，工作人員只有汪精衛的機要秘書黃浚（擔任會議記錄）。會議決定對日軍實行“先機下手”的策略，趁日軍陸軍主力集中在華北之際，率先殲滅日本海軍在上海地區的陸戰隊，同時封鎖江陰要塞一帶最狹窄的長江江面，以阻止日軍軍艦溯江而上攻擊南京，截獲停留在南京、九江、武漢、宜昌等各口岸的日軍軍艦和日本商船。據此，軍事委員會當晚發出命令：張治中司令官率第八十七、第八十八兩師於今夜向預定之圍攻線挺進，準備對淞滬實施圍攻作戰；位於蚌埠的第五十六師、位於嘉興的砲兵第二旅的一個團和裝備有新式榴彈砲的十團的一個營立即開赴蘇州，一併歸張治中指揮。
接到命令的張治中下令：第八十七師一部進至吳淞，主力則向上海市中心前進；第八十八師進至北站與江灣（吳淞以南）之間；砲兵十團營和砲兵八團進至真茹、大場（江灣西南）；獨立第二十旅進至南翔（大場西南）。同時命令砲兵三團二營和第五十六師星夜兼程向上海前進。
十一日夜半，張治中離開蘇州，率部向上海全速推進，於天亮前佔領了上海市區的預定陣地。
十二日，天亮了，上海市民清早從夢中醒來，看見窗外遍的都是中國軍人，驚訝地問從哪裡來？怎麼來得這麼快？自一九三二年“一·二八”淞滬戰事之後，上海市民就沒有見過中國正規的陸軍部隊，這支軍隊的突然出現令他們十分驚喜：
頭戴德式鋼盔，身著草綠色軍裝、短褲，腳穿草鞋，官兵都係皮腰帶，士兵手持帶刺刀的新式步槍，帶兩百發子彈，胸前八顆手榴彈，軍官腰挎盒子槍，一個個雄赳赳、氣昂昂，眼神中向同胞們流露出殺敵的決心。
中國海軍也奉命開始了軍事行動。
十一日，三艘測量船在兩艘砲艇的掩護下，對江陰下游長江航道進行了大規模破壞，先後把西周、滸浦口、鐵黃沙、西港道、狼山下、姚港嘴、狼山、大姚港、通州沙、青天礁、劉海沙、長福沙、海北港沙、龍潭港、福薑山等地的各種航標一律拆除了。行動中，兩艘測量船遭到日艦攻擊和日機轟炸，沉沒。十二日，國民政府海軍部部長陳紹寬率領主力艦隊前往江陰，將中國海軍“通濟”號、“大同”號、“自強”號、“德勝”號、“威勝”號、“武勝”號、“辰字”號、“宿字”號八艘艦艇，連同從民間徵集的各種貨輪商船，共計二十八艘，全部鑿沉於江陰江面，用以堵塞長江航道。 ——中國海軍老舊的軍艦如果用於作戰，不是日本海軍現代化戰艦的對手，大戰來臨前，或許這是這些軍艦最實用的用途。但百姓衣食所寄的民船何辜？ ——在此開列一九三七年八月十二日，淞滬大戰前夕，為了民族圖存而自毀的商船之名號：“嘉禾”“新銘”“同華”“遇順”“廣利”“泰順”“回安”“通利”“寧靜”“鯤興”“新平安”“茂利二號”“源長”“醒獅”“母佑”“華富”“大賚”“通和”“瑞康”“華新”。
但是，此次行動沒有實現截獲日軍軍艦和日本商船的目標——蔣介石的命令尚未傳達到部隊，宜昌、漢口、九江、南京等長江各口岸的日軍軍艦和日本商船，已紛紛沿著長江順流而下，迅速通過了江陰要塞。後經查明，參加最高國防絕密會議的唯一工作人員、汪精衛的機要秘書黃浚是一個日本間諜。
被黃浚出賣的中國國防會議絕密內容不僅是封鎖江陰水道，更重要的是中國軍隊準備在淞滬“先機下手”的戰略意圖以及作戰計劃。此時的日方對中國軍隊將要展開的軍事行動瞭如指掌。
十二日，中國在淞滬地區的作戰部隊奉命進入攻擊出發位置。 ——此時，為了適應戰時體制，京滬警備司令部已撤銷，所屬部隊被改編為第九集團軍，司令長官張治中。張治中打電報給蔣介石求戰：“本軍各部隊在本日黃昏前可輸送展開完畢，可否於明日（即十三日）拂曉前開始攻擊？我空軍明晨能否同時行動？”
中國軍隊即將面對的是由司令官長谷川清指揮的日本海軍第三艦隊，其所屬部隊為：第十戰隊，司令官下村正助少將，作戰艦是“天龍”號等兩艘巡洋艦和三艘驅逐艦；第十一戰隊，司令官谷本馬太郎少將，作戰艦是“八重山”號等一艘驅逐艦、一艘敷設艦和七艘砲艇，多為適於中國長江作戰的淺水艦艇；第五水雷戰隊，司令官大熊正吉少將，作戰艦是“夕張”號等一艘巡洋艦和五艘驅逐艦；第八戰隊，司令官南雲忠一少將，作戰艦是“比良”號等一艘巡洋艦和三艘驅逐艦；第一水雷戰隊，司令官吉田庸光少將，作戰艦是“川內”號等一艘巡洋艦和六艘驅逐艦；上海特別陸戰隊，司令官大川內傳七少將，轄五個大隊，每個大隊約五百四十人，編有步兵中隊和工兵、通信、機槍小隊，配備小型坦克、輕型裝甲車、山炮、野炮和高射砲等重武器。
日本海軍第三艦隊指揮的海軍航空兵所屬部隊為：第一聯合航空隊，轄木更津航空隊和鹿屋航空隊，木更津航空隊有96式陸基攻擊機二十架，鹿屋航空隊有98式陸基攻擊機十八架和95式艦載戰鬥機十四架；第一航空戰隊，共有戰鬥機二十一架、轟炸機十二架和攻擊機九架；第二航空戰隊，共有戰鬥機十二架、轟炸機十二架和攻擊機十八架。
中國方面參戰的是張治中指揮的第九集團軍，其主要組成部隊是：第八十七師，師長王敬久，轄第二五九旅，旅長沈發藻，第二六一旅，旅長劉安祺；第八十八師，師長孫元良，轄第二六二旅，旅長彭鞏英，第264旅，旅長黃梅興；第五十六師，師長劉和鼎（兼第三十九軍軍長）；獨立第二旅，旅長鐘松；第五十七師第一六九旅；上海保安總團，總團長吉章簡；上海警察總隊，警察局長蔡勁軍；砲兵三團、八團、十團。
中國軍隊主力部隊第八十七、第八十八師，是一九三六年由德國顧問訓練的教導第一、第二師改編而成。每師兩個旅，每旅兩個團，直屬分隊有騎兵連、砲兵營、工兵營、通信營、輜重營、衛生隊和特務連等。全師共一萬零九百二十三人，步槍三千八百餘支、輕重機槍三百二十八挺、各式火砲和迫擊砲四十六門、擲彈筒二百四十三具。其中第八十八師還配屬有一個戰車防禦砲兵連。第五十六師，系北伐戰爭時由皖軍馬祥斌部和閩軍吳新田部改編，盧溝橋事變後自福建開至上海，全師下轄三個旅，共計八千一百七十人，裝備較差，戰鬥力較弱。
以上位於淞滬地區的中國陸軍總兵力約五萬人。
國民政府軍事委員會隨後下令，將蘇浙邊區公署改編為第八集團軍，司令官張發奎，下轄第六十一、第六十二、第五十五、第五十七師和獨立第四十五旅、砲兵第二旅（欠三團）。劃定的作戰區域為：以自西向東流入黃浦江的蘇州河一線為界，北為第九集團軍，南為第八集團軍。
一九三七年的中國海軍裝備老舊，與日本海軍的實力相比，幾乎沒有任何制勝的可能。在淞滬地區參戰的，基本屬於海軍部指揮的第一、第二艦隊以及練習艦隊和測量船隊，這兩支艦隊中的一些老船，還是清朝水師遺留下來的，已經被沉入長江航道當障礙物使用了，真正能夠與日本海軍交戰的艦艇，只有“平海”號、“寧海”號、“應瑞”號和“逸仙”號四艘巡洋艦，而這四艘主力艦的總噸位不足一萬噸，還不如日本海軍“出雲”號一艘裝甲巡洋艦的噸位量。
一九三七年的中國空軍正屬於發軔時期，飛機數量和質量與日本空軍相距很大。盧溝橋事變後，中國空軍二十五個主力中隊奉命北上華北，遲滯日軍南下。待淞滬戰事將起時，以南京、廣德為基地，以曹娥、杭州、嘉興、揚州、蘇州、長興為主要機場，淞滬地區可以參戰的空軍只有四個大隊，戰機百餘架。
大戰即將爆發時，從中日雙方在淞滬地區的軍力對比上看，中國軍隊在陸、海、空軍的武器裝備上遠落後於日軍——海軍基本上沒有對抗的可能，空軍只能說是略佔優勢，因為日軍暫時能夠投入的戰機有限，且中國空軍由於距離基地較近補給便捷。在中國軍隊方面，佔有絕對優勢的，只有地面部隊的兵力總數。
“一舉把日本海軍陸戰隊掃蕩出上海。”這是淞滬地區中國軍隊官兵們的決心。
蔣介石致電第九集團軍司令長官張治中：
一九三七年八月十三日上午，日軍海軍陸戰隊第三大隊突然越界強佔了八字橋，襲擊了中國守軍第八十八師的步哨，兩軍隨即發生了小規模的步哨戰。八字橋槍砲聲一起，日方立即說：“在商務印書館附近的中國軍隊，突然向陸戰隊陣地進行射擊”；而中方說：“日陸戰隊今晨違背諾言，輕啟釁端，向我北區守軍攻擊。”
這一天張治中心緒煩亂，因為他昨夜收到蔣介石的密電：“希等候命令並須避免小部隊之衝突。”——“本想以一個掃蕩的態勢，乘敵措手不及之時，一舉將敵主力擊潰，把上海一次整個拿下。但現在失此良機，似乎是太可惜了！”攻擊發動前夕，蔣介石突然命令避免衝突，原因是列強們組成的“上海外交團”建議中國政府把上海設為“不設防城市”。這一建議，讓“南京政府不免猶豫了一下”，“故突然命令”張治中先不要進攻。十三日上午日軍向八字橋發動的襲擊，令張治中心情更加惡劣：先下手的反而是日軍了。
上海市市長俞鴻鈞以抗議書的形式向日方提出了嚴重抗議：“貴方陸戰隊於本晨九時十五分，在北區地帶急向本市區內警戒線內衝入，攻擊我守軍，當經我守軍沉著抵抗後，因我方不欲事態擴大，除將貴方挑釁部隊驅回外，並未追擊，糾紛旋即停止。本市長認為貴方陸戰隊此舉足以危害和平，妨礙治安，相應提出抗議，請煩查照，轉之貴國海軍當局尊重承諾，嚴切制止為荷。”
史稱淞滬抗戰為“八一三”戰役。實際上，八月十三日並未開戰，只是中日兩軍發生了小規模的軍事衝突。但無論如何，這是中日兩軍在淞滬地區正規部隊的正式接戰。史稱的“八一三淞滬會戰”自此爆發。
只是，中日雙方都沒有料到，兩軍在中國淞滬地區的正式作戰，竟然從空戰開始。
按照日方擬定的作戰方案，日本海軍航空兵的任務，是在開戰第一天對中國空軍進行大規模急襲，力爭取得先發製人的效果。十三日午夜，長谷川清對他指揮的海軍航空兵下達了十四日清晨傾巢而出的作戰命令：第二航空隊空襲南京、廣德、杭州機場；第一聯合航空隊的鹿屋航空隊空襲南昌機場；第八、第十戰隊和第一水雷戰隊空襲上海虹橋機場；第一航空隊以及木更津航空隊作為預備隊待命。
十四日黎明時分，中國東南沿海的海面上移動著一股巨大的低壓氣流，天空風雨交加，風速達到每秒二十二米。由於氣象條件惡劣，凌晨五時三十分，長谷川清下令：等待天氣好轉後升空作戰。
儘管日方已經得知，中國空軍將大部分作戰飛機緊急調向了東南沿海地區，至少在淞滬這一局部空域裡，中日兩軍的空軍力量並沒有明顯的優劣，但日軍還是沒把中國空軍放在眼裡。他們普遍認為，中國空軍機型老舊，數量有限，捨不得拿出來血拼；且中國空軍的飛行員作戰經驗不足，沒有膽量與日軍真槍實彈的作戰，只要用急襲的手段把中國空軍的作戰飛機擊毀在東南沿海幾個機場的停機庫里或者跑道上，中國空軍就基本上等於被消滅了。
但是，這一次日本人錯了。
十三日，日本海軍陸戰隊與中國軍隊第八十八師小規模的衝突發，下午二時，中國空軍前敵總指揮周至柔下達了第一號空軍作戰命令，要求部隊在十四日黃昏前做好出動的一切準備。其出發機場的分配是：第九大隊在曹娥機場；第四大隊在筧橋機場；第二大隊在廣德和長興機場；暫編大隊在嘉興機場；第五大隊在揚州機場；第六大隊的五隊在蘇州機場，四隊在淮陰機場；第七大隊、第十六大隊在滁縣機場；第八大隊和第三大隊八隊在南京機場；第三大隊十七隊在句容機場。由於得知日軍軍艦大量麇集吳淞口，並且已經開始砲擊上海市區，加之十四日中國軍隊的地面部隊將有大動作，十四日凌晨二時，周至柔又發布了第二號作戰命令：
（一）毀滅公大紗廠敵之飛機及破壞其機場。
（二）轟炸向我射擊及游弋海面之敵艦。
（三）第二大隊由航校霍機（霍克戰鬥機）掩護，以一隊轟炸公大紗廠附近敵構築之機場及飛機，以兩隊轟炸吳淞口向我市府射擊之敵艦；吳淞口若未發現敵艦，應向集結崇明附近之敵艦轟炸之。
（四）航校霍機六架，應掩護第二大隊之轟炸。
（五）第二大隊及霍克隊，以九時四十分到達目標為準。
（六）第五大隊（欠二十八隊）先集中揚州，攜帶五百磅炸彈於本日（十四日）午前七時準備完畢，向長江口外敵艦轟炸之，以午前九時到達目標為準。
（七）第三大隊自本日（十四日）晨起，採緊急警戒姿態，擔任首都之防空。
（八）第六大隊仍不斷偵查海面，特須偵查敵航空母艦之行踪……如發現敵航空母艦時，則加馬力飛回，迅速報告。
（九）本日（十四日）出動之空軍，以達成轟炸任務為第一目的，切忌與敵在空中作戰……
（十）各驅逐機在離地之前，遇敵機來襲時，應在地面拉脫炸彈，立即起飛應戰，以掩護友機之起飛。
（十一）十四日開始轟炸後，應迅速準備連續轟炸，至敵艦毀滅為止……
十四日晨七時，杭州筧橋機場，中國空軍第三十五獨立隊的五架寇蒂斯BT-32型轟炸機起飛了——風急雨猛，雲高三百米，在惡劣氣象條件下，日軍在等待天氣好轉，中國空軍卻果決地升空了——五架轟炸機成楔形隊形，以一千五百米的高度，冒著日軍密集的地面高射砲火，直撲公大紗廠的日軍陣地和軍械庫，命中目標後全部安全返航，部分飛機機身上彈孔密布。
八時四十分，第二大隊副大隊長孫桐崗率領二十一架諾斯羅普-2E輕型轟炸機，攜帶十四枚二百五十公斤炸彈、七十枚五十公斤炸彈自廣德機場起飛，兵分兩路轟炸日軍的公大機場、匯山碼頭以及吳淞口海面上的日軍軍艦。轟炸機場和碼頭的飛機在八百米投彈，全部命中目標。轟炸吳淞口日軍軍艦的轟炸機，由於能見度很差，投彈後效果不詳，但是被轟炸的日艦已經開始向長江入海口逃竄。返航時，二十一架轟炸機有六架因天氣惡劣迫降其他機場，兩個小時後全部歸隊。
九時二十分，第五大隊大隊長丁紀徐駕駛霍克式驅逐機，攜帶五百磅炸彈一枚，自揚州機場起飛，沿著長江尋找日艦，在南通附近江面發現日軍驅逐艦一艘，俯衝投彈後，日艦艦尾中彈，隨即沉沒。
長谷川清沒有想到中國空軍能夠不顧惡劣氣象條件搶先下手了。當停泊在吳淞口外的第三艦隊旗艦“出雲”號受到攻擊時，他決定不顧天氣是否轉好命令航空兵立即出擊。
午後，在新一輪的轟炸中，中國空軍第五大隊、第二大隊以及三十五隊的飛機，先後轟炸了上海日軍海軍陸戰隊司令部和日軍基地公大機場、匯山碼頭等地。日軍顯然加強了防空火力，第五大隊被擊落一架驅逐機，擊傷兩架；第二大隊的轟炸機被擊傷兩架。
中國空軍在黃浦江上空冒著日軍高射砲的彈幕，毫不畏縮奮勇轟炸日軍的面目標和軍艦的作戰，讓上海市民進入一種難以名狀的興奮中，他們紛紛跑向外灘，登上各個大廈的樓頂觀戰，歡呼雀躍之聲響徹整個城市。
日軍海軍陸戰隊在大規模轟炸中傷亡慘重，因此不斷呼叫空軍請求援助。但是，第三艦隊的空戰飛機多是艦載飛機，由於風浪太大，艦載飛機無法在軍艦上安全起降。長谷川清只好命令駐守台北的鹿屋航空隊升空，攔截中國空軍的轟炸機，摧毀上海周邊中國空軍的主要機場。
筧橋機場是中國航空學校所在地，也是中國空軍在淞滬作戰的主要基地，於是成為日軍鹿屋航空隊發動襲擊的首選目標。
杭州上空，狂風暴雨。
中國空軍第四大隊，原定用於華北作戰，已於八月四日飛抵周家口機場，但十三日那天接到命令：全隊向杭州筧橋機場轉場。十四日，大雨滂沱中，全隊三十二架飛機有的無法起飛，有的因為跑道過於泥濘而發生事故，僅有二十七架戰機安全飛抵筧橋。剛剛著陸，敵機靠近機場的戰鬥警報就響了。大隊長高志航命令全隊緊急加油。沒等全部飛機加油完畢，鹿屋航空隊的九架飛機已經進入杭州空域。這些日式雙翼轟炸機在風雨中努力保持著隊形，搖搖晃晃地終於從雨雲的縫隙中發現了筧橋機場。突然，他們看見中國空軍的飛機迎面而來。首先緊急起飛的是大隊長高志航和二十一隊分隊長譚文，兩人當即將一架日軍飛機擊落。日機發覺中國空軍在此有備，迅速拉升進入雲層躲避，但第四大隊升空的飛機已經追擊而來。二十二隊隊長鄭少愚在曹娥江上空追上了一架日機並將其擊落，二十一隊隊長李桂丹和隊員柳哲生、王文弾也合力擊落一架日機。
空軍初戰的結果，令日本人大感意外。
木更津航空隊隊長石井義因羞愧難當剖腹自殺。
激烈的空戰發生在一座人口稠密的繁華城市上空，對於這座城市的市民而言無疑是一場悲劇。大量的航空炸彈直接落在了上海城區內——有的是日軍飛機投擲的以及軍艦上的艦炮發射的，有的是中國轟炸機轟炸黃浦江上的日艦時投擲誤差造成的。被駐上海的外國通訊社稱之為“黑色星期六”的這一天，兩顆重磅炸彈落在了距外灘不遠的公共租界與法租界相鄰的虞洽卿路（今西藏中路）和爰多亞路（今延安東路）相交的大街上，那裡有一個由上海著名的娛樂公司大世界設立的救濟站，五千多難民每日到那裡領取救濟粥。炸彈爆炸的那一刻死傷無數：“第一枚炸彈在馬路的瀝青路面上爆炸；而第二枚炸彈，顯然是在離地面數英尺的空中爆炸的。由於彈片的散落，人員死傷特別多。數十輛汽車擠成一團，車內的人們不是被碎彈片擊傷，就是因車子油箱爆炸燃燒而活活燒死。至於街上的數百名行人，則被炸得屍肉橫飛，四分五裂。最慘不忍睹的場面是在大世界遊樂場前面的廣場上，數千難民當時正簇擁在施粥站前。血肉模糊的屍體中有男人、女人，還有孩子，大部分人的衣服都被燒光。後來，屍體都被堆在這幢建築物的旁邊，其高度驚人有五英尺。”接著，又有五顆航空炸彈落在了繁華的南京路上，在兩家上海最著名的飯店——匯中飯店和華懋飯店的大門口爆炸，當時的南京路上擠滿了欲去租界裡避難的難民，即刻又有數百人死傷。那一天，駐上海的美國《密勒氏評論報》主編鮑威爾的記述是：“生平第一次看見人血汩汩流入下水道的慘象。”美國總統羅斯福的妻子埃莉諾·羅斯福正在上海訪問，她目睹了“毫無防衛能力的平民百姓，慘遭殺戮和毀滅”的慘狀，立即給中日雙方的領導人發出電報，呼籲停止轟炸公共租界。在發給日本內閣首相的電報中羅斯福夫人說：
我今天致電蔣介石夫人，希望在上海租界的無辜平民的生命得到保障前，暫停轟炸上海。由於數量過多的日本陸海軍部隊出現在上海公共租界的邊界內外，使得中國方面認為他們必須採取必要的軍事措施加以防衛。我請求閣下設法使上海中立化，並使非戰鬥人員獲得安全。鑑於貴國皇室過去對我的友誼，故致電向你請求。
羅斯福夫人的電報，令日本海軍第三艦隊旗艦“出雲”號駛離了它之前的停泊地點，即避開了“上海市區的正面”。只是，“出雲”號的駛離，令中國空軍的轟炸“從上海市區的邊緣向外延伸”，日本海軍也用艦載重砲“越過上海市區”轟擊中國軍隊，這就使得上海郊區的百姓又死傷無數。
作為淞滬戰場最高指揮官，張治中目睹了上海市民的遭遇，他特別發表聲明告訴百姓：“和平確已完全絕望，犧牲已到最後關頭”，中國軍隊與日本侵略者不共戴天，必以“當年喋血淞滬、長城之精神，掃蕩敵軍出境，不達保衛我領土主權之目的，誓不終止”。同日，國民政府發表《自衛抗戰聲明書》，宣示抵抗侵略的決心不可動搖，因為“中國決不放棄領土之任何部分”：
……中國之領土主權，已橫遭日本之侵略，國聯盟約、九國公約、非戰公約，已為日本所破壞無餘。此等條約，其最大目的，在維持正義與和平。中國責任所在，自應盡其能力，以維護其領土主權，及維護上述各條約之尊嚴。中國決不放棄領土之任何部分，遇有侵略，惟有實行天賦自衛權以應之……
十四日下午，張治中下達了總攻命令。
在猛烈的砲火準備後，中國軍隊第八十七、第八十八師向日本海軍陸戰隊陣地發起了攻擊。 ——與空戰相反，在兵力上佔據絕對優勢的中國軍隊，當地面進攻開始後，即刻遭遇了重大傷亡。
第八十八師是最早進入淞滬地區的部隊。早在盧溝橋事變發生不久後，這個師就已派出部分官兵化裝成保安隊分批潛入上海市區，並對市區內的戰場進行了詳細偵查。師主力於十一日夜乘火車急運上海後，師長孫元良命令部隊搶占火車北站、寶山路、八字橋和江灣路一線，沿著上海至吳淞口的鐵路線，建立起自南向北延伸的軸心陣地。第八十八師官兵面對的日軍陣地，是以匯山碼頭為起點、以日軍海軍陸戰隊司令部為終點，沿著吳淞路、北四川路直至虹口公園的一條背靠黃浦江的線形防禦陣地。按照預定作戰計劃，第八十八師需集中兵力在第一時間擊毀日軍海軍陸戰隊司令部。
攻擊開始後，原來據守前沿的第二六二旅以火車北站為中心在右翼牽制日軍，黃梅興旅長指揮的第264旅為主攻部隊從左翼突進直撲日軍海軍陸戰隊司令部。自知兵力不足的日軍節節抵制，盡量拖延時間以待援軍。兩軍面對面相搏，作戰技能和武器裝備的差距立即顯現。日軍作戰意志頑固，單兵武器精良，加上“一·二八”事變後的多年經營，各個據點都有高大的圍牆以及密集的明碉暗堡。這些明碉暗堡多為鋼筋水泥建築，十分堅固，經得起五百磅以上炸彈的轟擊。特別是在虹橋與吳淞之間的江灣路一線，日軍建築以厚鋼板為主體的防禦工事，火力配備十分密集。攻擊開始的時候，第八十八師德國軍事顧問決定，按照德軍的作戰樣式，在突擊正面組織一支五百人的突擊隊，對日軍陣地實施“閃電戰”。突擊隊的行動被取名為“鐵拳計劃”。這個旨在先行搗毀日軍指揮部的突擊計劃，策劃得近乎完美：選擇日軍陣地的薄弱點，五百精壯士兵配備輕便的自動武器，由一個砲兵營專門為其炮火開路支援，以便形成一個拳頭猛插狠攻進去。但是，儘管帶隊營長劉宏深身先士卒，士兵們勇猛衝擊，卻還是幾乎每前進一米的距離都要用戰死士兵的屍體鋪路，日軍兇猛的火力令中國軍隊在正面攻擊時付出了慘重的傷亡代價。最終，“鐵拳計劃”沒有成功。營長劉宏深，湖南醴陵人，黃埔軍校第五期畢業，陣亡時年僅二十八歲，新婚不足百天。中國左右兩翼的攻擊部隊，在砲兵支援不利的情況下拼死向前。隨著中國官兵的決死推進，其攻擊前鋒已至距日軍海軍陸戰隊司令部不遠的地方，日軍終於在抵抗線上顯出了退卻的跡象，一些日軍士兵開始向租界方向逃跑。但是，就在這時候，一發砲彈擊中了第264旅的前敵指揮所，旅長黃梅興、旅參謀主任鄧洸以及通訊排三十多名官兵當場全部陣亡。黃梅興，廣東平遠人，出身貧苦，一九二四年考入黃埔軍校第一期。一九三二年上海爆發“一·二八”事變時，身為第264旅五二八團團長的他，奉命率部增援與日軍作戰的第十九路軍。在著名的廟行戰役中，五二八團不但扼制了日軍深入的企圖，且以頑強的意志和強大的火力逐步迫使日軍後退。因戰功卓著，戰後他升任第264旅旅長，晉級為陸軍少將。黃梅興旅長的陣亡和前敵指揮所的被毀，令中國軍隊最前沿的攻擊部隊失去了指揮，攻擊不得不停止。
此戰沒有達成攻占日軍海軍陸戰隊司令部的目的。
攻擊停止後，經過清查，在數小時的攻擊中，擔任主攻的第264旅，包括旅長在內傷亡千人，其中五二七團就有七名連長陣亡。
十四日晚上，張治中突然接到蔣介石電令：“今晚不可進攻。另候後命。”
無法得知蔣介石為什麼命令停止攻擊。
至少有一點可以肯定，那就是這一天的戰鬥讓中國軍事統帥部意識到，之前對中日兩軍在綜合戰力上的衡量與預計存在著嚴重失誤。 ——至少在淞滬會戰開始的時候，中國軍隊的兵力是日軍的十倍，這個“十比一”的戰場兵力對比比例，在今後長達數年之久的戰爭中，對中國方面的戰役決策與部署影響甚深。
十四日，日本召開內閣會議，會上討論了一系列急需明確的問題：局勢發展到今日是否已不再是不擴大但也還不是全面戰爭？戰爭的目的何在？是否應該把“華北事變”改稱為“日華事變”？繼而有必要對中國宣戰？最後的結論是：“籌劃戰時形勢下所需要的各種對策”；向第三、第十一、第十四師團等下達緊急動員令。
十五日，中國軍隊沒有發動全線攻擊。為了迫近日軍海軍陸戰隊司令部，為了給再次開始的總攻擊做準備，中國軍隊第八十七、第八十八師組織了突擊隊向日軍陣地實施滲透，並多次突破日軍的防線，佔領了五洲公墓、愛國女校以及粵東中學等日軍據點。第八十七師突擊隊甚至一度攻入日軍海軍倶樂部，將陸戰第一大隊第二中隊中隊長貴志金吾擊斃。同時，中國海軍電雷學校的兩艘魚雷快艇向日本海軍第三艦隊旗艦“出雲”號實施了一次魚雷攻擊，但是沒有成功。
鑑於十四日海軍航空兵在作戰中的慘敗，十五日，日本海軍第三艦隊的作戰飛機幾乎傾巢而出對中國空軍實施報復性攻擊。早晨七時三十分，鹿屋航空隊的十四架攻擊機從台北機場起飛，前往攻擊南昌機場；九時十分，木更津航空隊的二十架攻擊機從大村機場起飛，襲擊南京機場；與此同時，十六架94式艦載轟炸機、十三架96式艦載攻擊機和十六架89式艦載攻擊機，從吳淞口外的日軍“加賀”號航空母艦上起飛，前往攻擊紹興、筧橋、嘉興等機場。也是從早晨七時起，中國空軍的第五、第二、第六和第七大隊相繼帶彈升空，對日軍軍艦、日軍海軍陸戰隊司令部以及日軍虹口軍營進行轟炸和襲擊。駐紮杭州筧橋機場的中國空軍第四大隊在警報聲中登機起飛，在大隊長高志航的率領下，迎擊從“加賀”號航空母艦上起飛的日機機群。中國空軍飛行員憑藉膽量和仇恨，衝入敵機機群展開如同陸地上拼刺刀般的格鬥，先後有五架日軍飛機被擊落和擊傷。木更津航空隊在南京上空也遭遇中國空軍的攔截和追擊，飛機被擊落四架，擊傷六架。十五日中日空戰的最後統計是：日軍損失飛機二十架，中國空軍僅損失九架。如果說這一天中國空軍有損失的話，主要不是來自空戰，而是自己造成的混亂：第九大隊從河南許昌機場向浙江曹娥機場轉場時，有九架飛機因找不到目標試圖在杭州機場降落，因被中國的地面部隊誤認為是日本飛機而遭到炮火射擊，降落時又與機場上停著的飛機相撞，結果這些飛機尚未參戰便損失慘重，而它們都是國民政府剛從美國購置的嶄新的雪臘克超低空攻擊機。
十五日，日本裕仁天皇批准了參謀本部下達的“臨參命第七十三號”，即派遣軍隊“佔領上海及其北方地區要線”的命令：
命令
一、上海派遣軍派到上海。
二、上海派遣軍司令官應與海軍協力掃滅上海附近之敵，佔領上海及其北方地區要線，保護帝國臣民。
三、動員管理官應各使其動員部隊到達國內乘船港口。
四、中國駐屯軍司令官應將臨時航空兵團中之獨立飛行第六中隊派往上海附近，編入上海派遣軍司令官隸下。
五、上海派遣軍編制內之部隊，自國內港灣出發時開始，即解除各該動員管理官之指揮，編入上海派遣軍司令官隸下。但獨立飛行第六中隊，自到達上海附近時起，編入上海派遣軍司令官隸下。
十五日，蔣介石急電張治中：“第三十六師或鐘松旅，加入第八十七師方面，預定明天拂曉全線總攻擊，一舉殲滅敵軍，佔領虹口為要。”為了配合地面部隊作戰，十六日，中國空軍出動轟炸機轟炸日軍據點，在江蘇句容機場上空，兩架日軍戰機被擊落。十七日，中國空軍第五大隊的八架霍克式驅逐機輪番向日軍海軍陸戰隊司令部所在地俯衝掃射並投擲炸彈。空戰中，中國空軍年輕的飛行員表現出驚人的英勇無畏。隸屬於第五大隊二十五隊的飛行員閻海文駕駛的第2501號戰機在俯衝時被地面炮火擊中，閻海文被迫跳傘，落在了日軍陣地附近。十幾名日軍端著槍向他跑來，邊跑邊喊著“支那飛行士投降”，閻海文拔出手槍還擊，當場擊斃數名日軍，然後從容地舉槍自殺。閻海文，遼寧北鎮人，“九一八”事變後毅然從軍，畢業於中央航校第六期，盧溝橋事變後由南昌駐防淮陰，犧牲時年僅二十歲。目睹了中國空軍軍官的英勇，戰鬥結束後日軍就地厚葬了閻海文，為他豎立的墓碑上題有“支那空軍勇士之墓”的字樣。日本《大阪每日新聞》為此發表通訊，說中國青年飛行員的勇猛證明：“中國已非昔日之支那。”
中國軍隊的轟擊不斷，日軍第三艦隊司令官長谷川清終於感到了處境的危險。十六日一天之內，他接連向東京海軍部發去三封求援電報，說他的陸戰隊損失慘重，必須得到增援，一天都不能等了；又說預料日後還有激戰，如國內緊急派兵困難，請求先將駐紮旅順的特別陸戰隊調來增援。晚上，長谷川清緊急命令第一、第二特別陸戰隊的兩個大隊共計約一千四百餘人，搭乘第四水雷戰隊的艦隻自旅順港起航火速趕往上海。
中國軍隊預定的攻擊部署，是不求攻堅而求尋找日軍陣地的縫隙猛烈穿插。但是，自十六日起，在每一條攻擊路線上，中國軍隊的攻擊都被日軍堅固的防禦工事和裝甲車支援的防禦火力所阻止，預計的穿插行動在總攻發起不久後就變成了攻堅戰。中國砲兵的火力兇猛，彈著點也準確，但由於缺乏燃燒彈，一般的爆破彈對日軍堅固工事的破壞效果不明顯。第八十八師奉命向八字橋、法學院、虹口公園一線攻擊，部隊傷亡巨大，僅在法學院一處的陣亡官兵就有近一個營。第八十七師奉命攻擊日軍海軍俱樂部、海軍操場、滬江大學以及公大紗廠等處，儘管師長王敬久報告已經佔領了海軍倶樂部和海軍操場，但實際上中國軍隊僅僅將日軍逼到了四層樓的油漆公司據點裡，並由於日軍的死守雙方形成對峙。
中國軍隊的全線攻擊開始不久後，蔣介石突然下令再次停止攻擊——這是上海戰事爆發以來的第三次——這一次的原因是，蔣介石獲悉，英、美、法三國政府已正式向日本政府提出：將上海作為中立區，中日兩軍同時撤出上海。
然而，中國軍隊停止攻擊的時候，從旅順增援來的日軍海軍特別陸戰隊抵達了上海。同時，從日本國內出發的陸軍第三、第十一師團正向中國淞滬地區集結。
十九日，日本政府明確拒絕了將上海作為中立區的建議。
蔣介石再次命令第九集團軍全線出擊。
這或許是在日軍陸軍增援部隊到達之前，將日軍海軍陸戰隊趕下海去的最後時機了。接近黃昏時分，第八十七師師長王敬久給張治中打來電話，說他的左翼部隊已經突入楊樹浦租界和岳州路附近。張治中決訂立刻擴大戰果，全力突破日軍匯山碼頭陣地，將日軍沿黃浦江佈設的防線切成兩截，然後從南北兩面實施壓迫，以期一舉將日軍殲滅。此時，增援的中國軍隊第三十六師（師長宋希濂）和第九十八師（師長夏楚中）已經到達戰場，張治中率第九集團軍司令部也抵達了位於江灣的第八十七師司令部。張治中的部署是：第三十六師向匯山碼頭髮動攻擊，第九十八師第二九二旅歸第三十六師指揮；第九十八師第二九四旅歸第六十七師（師長黃維）指揮，加入該師的左翼，向滬江大學、公大紗廠發起攻擊；剛剛從南京抵達的裝甲戰車兩個連和戰防砲一個營也被配備給了第八十七師。
中日兩軍在上海繁華市區的街壘戰又一次開始了。
中國空軍再次大規模升空，為支援地面部隊轟炸日軍軍艦和日軍陣地。但是，空軍的攻擊剛一開始，飛行員們便感到了異樣：只要中國空軍的飛機升空，無論是從哪個機場起飛，立即就會遭遇日軍戰機的攔截，日軍戰機到來的速度之快，彷彿早已得知中國空軍的作戰時間表。同時，日軍轟炸機相當精確地轟炸了中國軍隊的重要目標，其中有的目標極其保密，如南京兵工廠、南京中央陸軍小學以及中國軍隊的參謀本部。儘管在轟炸地面防空火力極其密集的南京兵工廠時，日軍海軍航空兵大尉飛行員梅林孝次被擊落，但日軍轟炸的精準程度令中國方面立即意識到，很可能是空軍使用的電報密碼洩露了。於是，即刻更換空軍的密碼，同時在重要地區對日本間諜展開大規模的搜捕。
儘管如此，中國空軍的英勇無畏再一次震撼了日本人。十九日上午，中國空軍第二大隊奉命起飛轟炸日艦，當飛臨吳淞口外的日軍海軍第三艦隊上空時，十一隊隊長沈崇誨和隊員陳錫純駕駛的第904號雙座轟炸機突然發生機械故障。沈崇誨立即決定飛離機群處置情況。沈崇誨，清華大學畢業後投考空軍，入航校後學習駕駛轟炸機，畢業時成績名列第一。因早已抱有以此身雪國恥的願望，遂決心用自己的飛機去撞擊日艦與敵人同歸於盡。飛到中國軍隊陣地上空時，他指示陳錫純立即跳傘逃生，明白隊長決心的陳錫純用手一次次的指點下面的日艦，用點頭的方式堅決表示願和隊長一起赴死。沈崇誨大吼一聲，開足馬力，推下機頭，掛有一枚八百磅炸彈的中國空軍飛機筆直地俯衝而下直接撞向了日軍戰艦“出雲”號的甲板。
“出雲”號頓時火焰沖天，兩名中國青年軍人粉身碎骨。
仰天觀看空戰的上海民眾在那個瞬間不禁淚飛如雨。
中國地面部隊的攻擊依舊艱難緩慢。在攻擊楊樹浦時，儘管有裝甲車助戰，第八十七師付出巨大代價後，收效甚微。以杜聿明為團長的南京裝甲團，是當時中國軍隊僅有的一支坦克部隊，奉命開到前線的是配備自重七噸的裝甲戰車的兩個連，兩位年輕的連長都是黃埔軍校第六期的畢業生。當張治中命令他們協助突破楊樹浦時，兩個連長表示，狀況好的戰車都調往北方了，開到這裡的是剛從修理廠拉出來的戰車，還帶著故障，不怎麼好使。張治中的命令是：“你的坦克不攻入，休來見我！”中國軍隊平時沒有步坦協同的訓練，步兵只知躲在戰車後面，不知戰車需要火力掩護，當戰車衝進楊樹浦街市後，因前進的速度與武器的操作都不能盡如人意，幾輛戰車先後被日軍擊毀，兩名戰車連長當即陣亡。事後張治中懊悔不已，許多年後回想起來“還覺得難過”。
原駐守上海的中國軍隊第三十六師，與正在淞滬地區血戰的第八十八師是“姐妹師”，都是由原國民政府警衛部隊改編而成。第三十六師曾因西安事變而移駐西安，八月十三日，師長宋希濂才接到率部緊急開赴上海的命令。路上，民用列車一律為這輛軍列讓路，軍列不但暢通無阻，而且因是去上海前線打日本，沿途受到各地百姓的熱情款待，在南京、鎮江、常州、無錫和蘇州車站，歡送第三十六師的百姓人山人海，餅乾、罐頭、糖果、香煙等慰問品被密集地扔進車窗，將第三十六師的官兵們感動得不知如何是好。
抵達淞滬戰場後，第三十六師的攻擊位置在第八十七師與第八十八師之間的天寶路一線。令宋希濂師長沒有想到的是，攻擊剛剛開始，部隊就出現了巨大傷亡。二一五團二營一度攻入華德路十字路口，並在街巷內與日軍展開了肉搏戰。日軍用坦克阻塞住路口，集中火力猛烈射擊，二營三百多名官兵全部陣亡。擔任攻擊匯山碼頭任務的是二一二團和二一六團。自二十日開始，二一二團和二一六團逐屋爭奪，頑強推進，致攻守雙方傷亡都很大。二一六團團長胡家驥是員身先士卒的猛將，攻擊過程中，他的兩名衛士一名陣亡一名重傷，他自己身上也有五處中彈。當中國軍隊終於逼近匯山碼頭時，日軍支撐不住了，爭相向外白渡橋方向逃跑，然後紛紛向橋南的英軍投降。抵近碼頭的中國官兵無法摧毀堅固的鐵柵欄門，胡家驥團長冒著彈雨率先往鐵門上爬，士兵們在他的身後跟進，但日軍側射火力猛烈，第三十六師部隊終因傷亡太大，還因預定協同作戰的第九十八師遲遲未到，最終被迫退回。 ——“僅匯山碼頭一戰，我師傷亡五百七十餘人。敵軍除向英軍投降外，死傷也不下四百餘人。”戰後，師長宋希濂認為，第三十六師對匯山碼頭的攻擊，是“最精彩、最激烈、功績卓著”的一仗。
淞滬戰事至此，已容不得任何猶豫不決。但是，在中國的軍政高層內部，對於是否應該開闢淞滬戰場，是否應該在淞滬戰場繼續打下去，各