当时，中苏之间的枪械、弹药有两条运输线。一条是经外蒙古、内蒙古、山西大同至内地，一条经新疆、甘肃、山西，连接陇海路。9月11日，大同失陷，蒋介石极为震痛。14日日记云："阎之罪恶甚于宋之<失>平津，其为无胆识，一至于此，实为梦想所不及也，可痛之至。对于苏俄之运货交通更生困难矣。"当日，蒋介石向自己提问道："集中兵力在上海决战乎？抑纵深配备，长期抵抗乎？"①25日，蒋介石得悉平汉线中国军队溃退，河北沧州不守，估计日军将进攻河南郑州，中俄之间的第二条联络线有可能截断，决定加强上海战场，吸引日军主力。②27日，蒋介石决定四项抗敌策略："一、引其在南方战场为主战场；二、击其一点；三、持久；四、由晋出击。"③10月8日，蒋介石决定调骁勇善战的桂军加入上海战场。10月15日日记云："相持半年，迟至明年三月，倭国若无内乱，必有外患，须忍之。"17日，蒋介石到苏州督师。次日，中国军队在上海战场发动总反攻。
蒋介石之所以决定坚守上海，一是为了减轻华北战场的压力，维护中苏交通线，同时也是为了配合外交斗争，争取对即将召开的《九国公约》会议有较好的影响。《九国公约》签署于1922年2月，其签字国为美、英、日、法、意、比、荷、葡、中等九国。该条约表示尊重中国之主权与独立暨领土与行政之完整，强调各国在华机会均等与中国的门户开放。卢沟桥事变后，南京国民政府即向国联申诉，要求"谴责日本是侵略者"。国联没有采纳中国的要求，提议召开《九国公约》签字国会议讨论。10月16日，比利时向有关19国发出邀请，初定同月30日在布鲁塞尔召开。蒋介石希望通过该次会议，"使各国怒敌，作经济制裁，并促使英、美允俄参战"。①因此，蒋希望在该会召开之前，上海战场能有较好的战绩，至少，要能坚守上海。据唐生智回忆，蒋介石曾向他表示："上海这一仗，要打给外国人看看。"②同月22日，蒋介石通电全军将士，说明九国公约会议即将举行，全体将士"尤当特别努力，加倍奋励"，"于此时机表示我精神力量，以增加国际地位与友邦同情"。③为此，蒋介石向全国各地普遍调兵。24日，蒋致电龙云，询问滇军出发各部到达何处，要龙命令该军"兼程急进，望能于九国公约会议之初到沪参战"，急图在会前有所表现的企图跃然欲出。④
日本政府采取对应措施，不断从华北、东北及国内向上海战场增兵。10月1日，日首相近卫、陆相杉山、海相米内、外相广田会议，通过《中日战争处理纲要》，决定发动十月攻势，扩大华北和华中战局，将中国军队分别驱逐至河北省及原上海停战协定规定区域以外，迫使南京政府议和，结束战争。此后，上海战场日军参战兵力超过华北，达9个师团，20万人以上。17日，日本陆军省限令上海作战部队在《九国公约》签字国会前攻克闸北、南翔、嘉定一带。⑤
双方既在国际政治舞台上较量，战场上的拼杀自然更加激烈。10月21日，广西增援部队第二十一集团军廖磊率部到沪，向蕴藻浜沿河之敌发起全线反攻。桂军作战勇敢，但武器落后，缺乏与现代化武装的日军作战的经验，未能挽救危局。22日蒋介石日记云："沪局以桂军挫败顿形动摇。满拟以桂军加入战线为持久之计，不料竟以此为败因也。"①次日，桂军因伤亡过大，撤至京沪铁路以南地区整理。②其他部队也伤亡惨重，第三十三师打到官兵仅剩十分之一，师长负伤，旅长失踪。③25日，中央军第七十八军第十八师朱耀华部防地为日军突破，朱军放弃位于上海西北的战略要地大场。至此，蒋介石才觉得"沪战不能不变换阵地"，决定命中国军队作有限度的撤退，转移至苏州河南岸。但是为了给世人留下仍在坚守苏州河北岸的印象，他决定在闸北"派留一团死守"。④27日夜，第八十八师第五二四团团附谢晋元奉命率部留守闸北四行仓库，演出了八百壮士（实只四百人）孤军抗敌的悲壮一幕。31日，该团退入上海公共租界，坚持至1941年12月18日。
蒋介石认识到，中国的对日战争只能是持久战、消耗战，但是，他提出的战略原则却是防守战。8月18日，他发表《告抗战将士第二书》，主张"敌攻我守，待其气衰力竭，我即乘胜出击"。"要固守阵地，坚忍不退，以深沟高垒厚壁，粉碎敌人进攻。"⑤9月13日，蒋介石手拟《告各战区全军将士文》，再次强调固守，"虽至最后之一兵一弹，亦必在阵中抗战到底"。⑥10月28日，他在松江召开军事会议，仍然表示："要严密纵深配备，强固阵地工事"，"要不怕阵地毁灭，不怕牺牲一切"，"我们已移至沪战最后一线，大家应抱定牺牲的决心，抵死固守，誓与上海共存亡"。⑦
