日本海军积极主张向华中地区扩张。7月16日，日本海军第三舰队司令长谷川清中将向日本海军军令部报告：局限战将有利于中国兵力集中，造成日方作战困难，"为制中国于死命，须以控制上海、南京为要着"。③8月7日，米内海军大臣建议杉山元陆军大臣向内阁提出，为保护青岛和上海日侨，应迅速准备派遣陆军赴华。④次日，长谷川清得到指示，为因应事态扩大，实施新的兵力部署。9日，上海日本海军特别陆战队西部派遣队长大山勇夫中尉携带士兵斋藤要藏，以汽车冲入虹桥机场，开枪射击中国保安部队，中国保安队当即还击，将大山等二人击毙。⑤日军乘机在上海集中兵舰，以陆战队登陆，要求中国方面撤退保安队，拆除防御工事。海军中央部通知第三舰队称，除武力外，别无解决办法，将在陆军动员之后20天开始攻击。10日，日本内阁会议同意派遣陆军。长谷川清命在佐世保待命的舰队开赴上海。12日，陆军省决定动员30万兵力分赴上海与青岛。
保安队是上海地区仅有的中国部队。蒋介石认为，撤退保安队，上海将与北平一样为日军占领，决定拒绝日方要求，同时下令准备作战。11日，蒋介石得悉日舰集中沪滨，决定封锁吴淞口。同日，命张治中将所属八十七师王敬久部、八十八师孙元良两师自苏州等地推进至上海围攻线，准备扫荡在吴淞和上海的日军，拔除其据点。①当时，日本在上海的海军特别陆战队总兵力不超过5千人。②12日，国民党中常会秘密决定，自本日起，全国进入战时状态。③何应钦在会上表示："和平已经绝望"，"如果他稍有动作，就要打他，否则，等他兵力集中，更困难了。"④
张治中原定于13日拂晓前开始攻击，但蒋介石因英、美、法、意四国驻华使节等方面正在调停，要张"等候命令，并须避免小部队之冲突"。⑤同日上午九时15分，日本陆战队水兵冲出租界，射击守卫横浜路东宝兴路段的中国保安队，中国军队还击。⑥10点半，商务印书馆附近的中国军队与日军发生小冲突。⑦同日黄昏，八字桥附近日军炮击中国军队，中国军队以迫击炮还击。①日军并以坦克掩护步兵攻击八十七师阵地，日舰连续炮击上海市中心。②14日拂晓，张治中奉蒋介石令，发起总攻。同日，中国空军出动，轰炸日第三舰队旗舰及在虹口的海军陆战队本部。淞沪之战爆发，意味着中国在华北之外，又开辟了第二战场，名副其实地进入"全面抗战"。很快，淞沪战场就成了中国对日作战的主战场。
战争初起，中国方面以优势兵力进攻日军在沪各据点，双方在上海虹口、杨树浦等处进行巷战。15日至18日之间，中国军队进展至闸北、虹口、杨树浦之线。20日夜，推进至汇山码头，将日军压迫至黄埔江左岸狭隘地区，同时包围日海军陆战队司令部等据点。但是，日军在上海的据点大都以钢筋、水泥建成，异常坚固。8月17日，张治中向蒋介石报告说："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。"这种攻坚战，中国军队必须配备相应的重武器。张治中报告说："本日我炮兵射击甚为进步，命中颇佳，但因目标坚固，未得预期成果。如对日司令部一带各目标命中甚多，因无烧夷弹，终不能毁坏。"③仅有的三门榴弹炮，一门因射击激烈，膛线受损；一门膛炸；一门不能射击。这种情况，自然无法克敌制胜。
中国军队当时是否完全缺乏攻坚武器呢？并非。关键在于何应钦没有想到，蒋介石也没有想到。11月20日，蒋介石检讨说："绪战第一星期，不能用全力消灭沪上敌军。何部长未将所有巷战及攻击武器发给使用，待余想到战车与平射炮，催促使用，则已过其时，敌正式陆军，已在虬江码头与吴淞登陆矣。敬之（指何应钦--笔者）误事误国，实非浅尠。"④
蒋介石对张治中的指挥不满意。8月20日，陈诚向蒋介石提出，华北战事扩大已无可避免，敌如在华北得势，必将利用其快速装备南下直扑武汉，于我不利，不如扩大沪事以牵制之。①蒋介石对陈诚的这一战略思想没有表示肯定或否定，仅答以一定要打。同日，军事委员会将江苏南部及浙江划为第三战区，蒋介石兼任司令长官，顾祝同为副司令长官，陈诚为前敌总司令。张治中被任命为淞沪围攻区第九集团军总司令，张发奎被任命为杭州湾北岸守备区第八集团军总司令，守卫上海左翼浦东。这些举措，说明蒋介石开始重视上海战场，但是，蒋当时还没有在上海长期作战的思想准备，对这次战争的艰难与严酷也还缺乏认识。当日日记云："本日沪战颇有进展，南口阵地已固，此心略安。对英提案运用其能实现，使倭得转圜离沪，以恢复我经济策源地，以今日战况或有退却可能也。判断情报，倭寇陆海军意见纷歧，政府内部不一致，已陷于进退维谷之势也。"②次日，日本拒绝英国调停，蒋介石感到事态严重，"忧心倍增"。③22日，蒋介石下令成立第十五集团军，以陈诚为总司令，守卫上海右翼长江江岸。
