日本海军特别陆战队指挥官鲛岛具重大佐指挥所属陆战队1000余人，在20辆装甲车的引导下，分3路向闸北进攻：北路为主力，从天通庵车站沿京沪路向上海北站进攻；中路从日本小学西进，转入横浜路牵制当面的中国军队；南路由虬江路直趋北站。日军在猛烈炮火的掩护下向中国守军阵地进攻。第156旅当即予以还击，前来接防的宪兵第6团一部亦奋勇抗击。两军在街道相连、房屋栉比的巷内激战。至29日拂晓前，守军打退了日军的进攻，阵地屹立未动。
29日凌晨1时，蒋、蔡、戴三人向全国各界发出通电，表示“光鼐等分属军人，惟知正当防卫、捍卫守（国）土，是其天职，尺土寸草，不能放弃。为救国保种而抵抗，虽牺牲至一人一弹，绝不退缩，以(而)丧失中华民国军人之人格”，表明对日军进行坚决抵抗的决心。
29日黎明，日军水上飞机从停泊在黄浦江上的“能登吕”号起飞轰炸北站及商务印书馆等建筑，支援地面部队作战。日陆战队乘机向北站守军阵地发起冲击。守军苦战1小时后撤出北站。17时，第156旅主力进行反击，又将北站夺回。中国军队乘胜追击。日军退至北四川路以东、靶子路以南。日军对闸北的第一次进攻以失败而告结束。
29日20时，日军通过英、美等国驻沪领事提出停战要求。第19路军明知其为缓兵之计，但因自身亦需调整部署，所以同意日军的要求，停战3日。
日本在停战的3日中，海军省急派第2驱逐队和航空母舰2艘及海军特别陆战队4个大队增援上海。第19路军在此期间也将驻镇江一带的第60师调至南翔、真茹一带，令驻上海的第78师全部进入第一线，加强防御力量。
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