日本陆、海、空军协同，中国反登陆战失利
日军在上海的兵力有限，要持续进攻，必须通过海上的远距离运输，将军队源源不断地送到中国战场。中国海军的军力本极有限，舰艇在战争开始时或被炸沉，或奉令自沉长江，封锁航道，已经没有和日舰进行海上作战的能力；空军能作战的飞机不过一百八十余架，不足以从空中遏制日本运兵舰艇的航行。④中国军队所能进行的只有反登陆，在海岸及相关纵深据点布置军队，阻遏日军，但是，中国方面又未予以足够重视，守卫江岸、海岸的兵力都很薄弱。
8月13日夜，日本内阁会议决定出兵。15日，日本政府发表声明，"为讨伐中国之暴戾，以促使南京政府之反省，如今已到了不得不采取断然措施之地步"。①同日，日本政府下令，以松井石根大将为司令官，率领第三、第十一师团组成上海派遣军，协助海军，扫荡、歼灭上海附近的中国军队，占领上海。17日，日本阁议决定："放弃以往所采取之不扩大方针，采取战时态势上所需要之各种准备对策。"②22日，日本上海派遣军司令松井石根率第三、第十一师团到达上海东南的马鞍群岛。23日，日军第十一师团在三十余艘军舰密集炮火的掩护下，于长江南岸川沙口强行登陆，占领川沙镇，第三师团在吴淞铁路码头登陆，进攻上海北部的吴淞、宝山等地。据中国方面第九集团军司令部作战科长史说回忆："在23日拂晓以后，日空军开始猛烈轰炸，使我援军不能接近，日海军也以猛烈炮火支援日军登陆。我沿长江岸守备的第五十六师和沿黄埔江口守备的上海市保安总团，兵力薄弱，日陆军登陆成功。"③
日军登陆后，中国方面力图阻止敌人向纵深发展。张治中在敌机猛炸下骑自行车赶赴前线，一面任命王敬久为淞沪前敌指挥官，指挥部队固守原阵地，一面抽调第十一师彭善在部、第九十八师夏楚中部北上，拒止登陆之敌。双方在罗店等地激战。中国军队向日军发动数次猛攻，虽有进展，但均未奏效。28日，守卫罗店的中国军队伤亡过半，日军第十一师团占领罗店。31日，日军第三师团攻占吴淞镇。9月1日，日军精锐部队久留米第12师团等三个师团到达上海，实力大增，向中国军队发动全线攻击。9月5日，日军以优势兵力及战车、炮舰、飞机联合进攻，中国第十八军第九十八师姚子青营奋力抗战，激战至第二日，全营官兵壮烈牺牲。①蕴藻浜沿河之战，"双方死亡俱奇重，浜水皆赤，所谓流血成河，显系实在景况。"②据陈诚报告，该部自8月22日参战，至9月7日，仅第十一、第十四、第六十七、第九十八、第五十六五个师即伤亡官兵9039名，第六师吴淞一役，即伤亡过半。"大部受敌飞机、大炮轰炸，人枪并毁"。其三十六团第二连，守卫火药库，"死守不退，致全部轰埋土中"。③
由于江岸地形有利于日本陆海空军协同作战，日军又源源增援，中国军队为减少损失，只能主动退守。史说回忆说："日军在长江沿岸及黄埔江沿岸继续登陆，与我军一个点一个点地争夺，往往日军白昼占去，夜间我又夺回。""在日军舰炮火下，伤亡惨重，往往一个部队，不到几天就伤亡殆尽地换下来了。我亲眼看见教导总队那个团，整整齐齐地上去，下来时，只剩下几付伙食担子。"④9月10日，第十五集团军右翼阵地被突破。11日，第九集团军奉命向北站、江湾等地转移。
反登陆战争失利，日军后续部队源源增加。9月11日，自青岛调来的日军天谷支队进入月浦镇。12日，由华北方面军转调的后备步兵十个大队陆续抵达上海战场。14日，自台湾调来的重藤支队登陆。中国军队的处境越来越困难了。
为维护中苏交通线，蒋介石决定吸引日军改变主战场；
为配合外交斗争，蒋介石决定坚守上海
9月11日以后，中国军队转入顽强的守卫战。
作为淞沪战场的最高统帅，蒋介石最先感到了中国军队的不利态势。8月28日，罗店失陷，蒋介石日记云："近日战局，渐转劣势，人心乃动摇矣。"31日，吴淞失守，蒋介石再次在日记中表示："我军转入被动地位矣。"在这一形势下，蒋介石不得不重新思考，仗将如何打下去。9月2日日记云："战略应尽其全力贯注一点，使敌进退维谷，以达我持久抗战之目的。""敌之弱点，以支战场为主战场，故其对华战争全在消极，且立于被动地位，故我如处置得策，不难旷日持久，使敌愈进愈穷也。"①这则记述说明，尽管上海战场形势不利，但蒋介石决定"全力贯注一点"，在上海长期拖住日军。其后，副参谋总长白崇禧、作战组长刘斐等向蒋提出，淞沪会战应"适可而止"，部队应及时向吴福线国防工事转移。蒋介石一度接受这一意见，下令执行，但第二天又决定收回命令。②同月14日蒋介石日记云："集中兵力，在上海决战乎？抑纵深配备，长期抗战乎？"③两种方案，前者意味着在上海和日军决出胜负，后者意味着向吴福线转移。这则日记，说明蒋对自己的战略决定有过犹疑。但是，这一时期，蒋从全国各地抽调的部队正陆续到达淞沪战场，因此，蒋仍然决定长期坚守上海。其日记云："各部死伤大半，已觉筋疲力尽，若不支撑到底，何以慑服倭寇，完成使命也？"④16、17日，日军发动总攻击，中方阵地动摇，前线指挥官向蒋要求撤退，蒋严令死守，并亲往昆山督师。⑤21日，蒋介石调整部署，将中国军队分为右翼、中央、左翼三个作战军。右翼军以张发奎为总司令，下辖第八、第十两个集团军；中央军以朱绍良代替张治中为总司令，下辖第九集团军；左翼军总司令陈诚，下辖第十五、第十九两个集团军。
