淞沪会战开始之前，日海军第３舰队司令部就已按照海军最高当局的意图拟定了航空作战计划，对兵力部署及部队行动等都作了详细规定。其中心指导思想就是企图在“开战第１天，集中全部航空兵力，急袭中国空军，取得先发制人的胜利”。８月１３日淞沪会战的战幕揭开之后，该舰队司令官长谷川清于当日２３时发出了１４日“以全兵力先发制敌，击破敌空军”的命令，规定第２航空战队空袭南京、广德、杭州机场；第１联合航空队之鹿屋队空袭南昌机场；第８、第１０战队及第１水雷战队的飞机空袭上海虹桥机场；第１航空战队及第１联合航空队的木更津队待命。８月１４日晨，中国东南海面有巨大的低气压流向北东方向移动，风速达到每秒２２米，因而长谷川清于１４日５时３０分下令： 在天气好转之前暂停空袭。
８月１３日，上海日军与中国军队交战后，中国空军前敌总指挥周至柔即于当日１４时下达了第１号空军作战命令，进行战备。主要内容有：“（１） 上海之敌，约陆军７０００人，凭借多年暗中建筑之工事及新近集中之大小兵舰约３０艘，有侵占上海、危害我首都之企图……（２） 空军对多年来侵略之敌，有协助我陆军消灭盘据我上海之敌陆、空军及根据地之任务。（３） 各部队应于１４日黄昏以前，秘密到达准备出击之位置，完成攻击一切准备。（４） 各部队之出击根据地如下： 第９大队曹娥机场，第４大队笕桥，第２大队广德、长兴，暂编大队嘉兴，第５大队扬州，第６大队第５队苏州，第４队淮阴，第７大队第１６队滁县，第８大队大校场（南京），第３大队第８队大校场，第１７队句容。（５） 各部队于明日（１４日）开始移动，以１６点至１８点到达根据地为标准。已驻在各根据地之部队，可就地休养准备。”当大本营决定１４日进攻上海日军后，１４日凌晨２时，不待准备完毕，即发出提前行动的第２号作战命令。主要内容为：“（１） 敌舰昨晚在吴淞口附近，向我市府炮击。其大部兵舰约１０余艘，仍麇集崇明东方海面。在公大纱厂附近，敌有构筑机场、为其空军根据地之模样。 本军奉命： ① 毁灭公大纱厂敌之飞机及破坏其机场；② 轰炸向我射击及游弋海面之敌舰。 第２大队由航校霍机（霍克战斗机）掩护，以一队轰炸公大纱厂附近敌构筑之机场及飞机，以两队轰炸吴淞口向我市府射击之敌舰；吴淞口若未发现敌舰，应向集结崇明附近之敌舰轰炸之。（４） 航校霍机６架，应掩护第２大队之轰炸。（５） 第２大队及霍克队，以８时４０分钟到达目标为准……（６） 第５大队（欠２８队）先集中扬州，携带５００磅炸弹于本日（１４日）午前７时准备完毕，向长江口处敌舰轰炸之，以午前９时到达目标为准。（７） 第３大队自本日（１４日）晨起，采紧急警戒姿势，担任首都之防空。（８） 第６大队仍不断侦察海面，特须侦察敌航空母舰之行踪……（１１） １４日开始轰炸后，应迅速准备连续轰炸，至敌舰毁灭为止。”〔５３〕
１４日７时许，独立第３５队的５架寇蒂斯BT３２轰炸机从笕桥起飞，轰炸了公大纱厂日军军械库；８时４０分，第２大队的诺斯罗甫２E轻轰炸机２１架从广德起飞，轰炸了公大机场及吴淞口海面日军“出云”号旗舰等舰艇；９时２０分，第５大队的霍克驱逐机（战斗机）１８架从扬州起飞，攻击、轰炸了南通附近江面上1艘日本军舰，将其击沉。１４时至１６时，第５大队、第２大队及第３５队的飞机又轰炸了上海日海军陆战队司令部及其兵营，还轰炸了公大机场、汇山码头等处。下午，日军以舰炮组成防空火力网，将第５大队的驱逐机击落１架，击伤２架；第２大队的轰炸机遭日航空母舰起飞之飞机的偷袭，被击伤２架。
长谷川清本来预定“先发制敌”，不料反为中国空军“制敌机先”。当其在“出云”舰被轰炸之后，不俟天气转好，即于１１时４０分下令，使用当时可出动的飞机“摧毁上海附近敌航空基地”，令第８战队及第１水雷战队的飞机攻击虹桥机场，令第１联合航空队的鹿屋航空队攻击杭州、广德机场，令第２航空战队攻击杭州、苏州、虹桥；若不能发现目标，则攻击江湾镇及其以东的中国军队阵地。当时由于风浪太大，舰载飞机无法飞、降，仅“出云”、“川内”两大型舰上各有数架飞机起飞，与空袭的中国飞机进行了空战。中国飞机被击伤２架。
鹿屋航空队１８架９６式攻击机于１４日１４时１５分从台北起飞，以９架空袭广德机场，以９架空袭杭州笕桥机场。
中国空军第４大队按原定使用于华北的作战计划，于８月４日到达周家口机场；１３日接到第１号作战命令，按规定于１４日１３时自周家口起飞，向笕桥转场。该队本有飞机３２架，因当日大雨，机场泥泞，有的飞机起飞时发生事故，仅有２７架飞至笕桥。全队分三群起飞，前两群刚刚着陆，笕桥即发出紧急警报，第４大队长高志航指挥各队加紧加油。未等全部加油完毕，日鹿屋航空队由新田少佐指挥的９架飞机就已进入杭州空域。高志航及第２１分队长谭文首先起飞向日机发起攻击，当即击落１架。日机突然发现中国空军有备，迅速返航，并进入云层中以避攻击。第４大队已升空的飞机立即追击，第２２队分队长郑少愚在曹娥江上空又击落日机１架。第２１队队长李桂丹及队员柳哲生、王文骅共同击落日机１架，另１架日机虽勉强飞回台北，但损坏严重，已不能使用。空袭广德的８架日机与第３４队的飞机遭遇，因能见度太低，双方未交战，日机匆忙投弹后返航。中、日空军第一次在空中交锋，中国空军以０比４战胜日航空兵，打击了日本的侵略气焰，因而后来定８月１４日为中国空军节。
８月１５日，中国空军第５、第２、第６及第７大队均出动飞机，对日舰及陆战队司令部、兵营等地进行轰炸、袭击。日鹿屋空队１４架飞机空袭了南昌机场。木更津航空队２０架飞机轰炸南京机场，在苏州、南京上空遭中国空军的截击和追击，被击落４架，击伤６架，损失一半。日第２航空队出动了轰炸机１６架、战斗机２９架，分别轰炸绍兴、杭州各机场。在杭州上空被击落７架，击伤３架。当日合计损失飞机２０架。日海军航空兵认为这是由于低估了中国空军的作战能力所造成。这一天，中国空军飞机在空战中受损及在机场被日机炸毁的共９架。另外，第９大队从许昌向曹娥机场转进时，有６架飞机因天暗找不到目标返至杭州机场降落时，被中国地面部队误认为日机而遭到炮火射击；降落时又与场中分散停场的飞机相撞。这些飞机系刚从美国购置的“雪腊克”超低空攻击机，尚未作战即损坏数架。
８月１６日，双方均进行了轰炸及激烈的空战。至当日晚，经３天的战斗，双方均已损失飞机３０余架，而中国空军的飞机不少是在机场上被日机轰炸击毁的，日本航空兵的飞机则均为空战中被击落。就日本第１联合航空队的鹿屋及木更津两队而言，它们本来是“为对美迎击作战的攻击兵力而秘密进行准备和训练的”，现仅作战３天，“鹿屋航空队丧失了包括飞行队长在内的共５组、木更津航空队共４组的机组人员；可能作战的机数，鹿屋队由原来的１８架减为１０架，木更津队由２０架减为８架”。日军最高当局认为：“今在对华作战中丧失了这支王牌兵力，实成问题”。为此，日海军“军令部派特使到台北基地，要求户濑司令官缓和攻击”，最后决定今后“尽力利用夜间攻击，避开敌战斗机”。
在８月１４日空战开始至９月初中国军队采取攻势作战期间，中国空军在空战中直接击落、并有记录可查的日机达６０余架，至于受伤后坠毁于作战空域以外及不能再参加战斗的飞机，为数多于此。中国空军亦损失数十架。从双方损耗来说，这一时期日本多于中国。但日本有强大的飞机制造工业，每年可生产飞机１０００—２０００架，因此前线的损失可迅速补充，甚至增强；而中国当时的飞机制造工业尚处于起步阶段，作战飞机主要依赖进口。西方国家对中国的抗战持消极态度，日海军又封锁了中国的海岸，进口困难重重，作战损失难以及时补充，损失１架即少１架，越战越少，和日本无法相比。另外，在整个攻势作战期间，中国空军的主要作战目标是轰炸日舰与消灭日军飞机，与陆军的协同很不密切，各自为战，对中国军队的地面作战更缺乏有力、有效的支援。日本航空兵则是在第３舰队司令官——战场指挥官直接指挥下进行作战的，所以与地面部队的作战协同密切，支援有力。淞沪战场中国军队的伤亡，有近半数是在毫无空防能力的情况下被日军飞机轰炸造成的。日军飞机的轰炸，使中国军队行动困难，补给、机动均不能迅速及时，从而严重影响了作战。因而淞沪战场各军、师指挥官都一再要求空军支援。８月下旬，第９集团军总司令张治中曾致电统帅部，反映前线部队的强烈要求。军政部将张治中的电报转交空军前敌指挥部。周至柔于２８日以公函形式通过军政部向部队说明：“连日以来，空军屡以驱逐机企图制压敌之轰炸机，然每次均与敌驱逐机遭遇，互有损伤。以我仅有之飞机长此以拼，日日消耗，将成无机之势。故决计施行夜间轰炸，虽有成效，亦不无损伤。此飞机数量之少，为我最大之隐忧。现拟每日乘良机出动，以助军威，主要企图，仍于夜间行之。”实际上是开始避免空战，于是淞沪战场的制空权也就落于日军航空兵手中。
（三） 守 势 作 战
９月１２日至１１月４日，中国军队基本上处于守势作战地位。根据战况的发展，这一时期大致可分为３个阶段： ９月１２日至９月３０日为第1阶段。此时日增援部队主力尚未到达，战斗主要在第１５集团军作战地境内的罗店以南地区进行。双方均无显著进展，形成阵地对峙的胶着状态。１０月１日至２７日为第２阶段，也是淞沪会战中战斗最为激烈的阶段。此时日军增援的３个师团全部到达上海，开始发起猛烈进攻、战斗主要在蕴藻浜南岸阵地，第三战区曾组织大规模的反突击，但未能成功，大场镇为日军占领。１０月２８日至１１月４日为第３阶段。此时日军连续猛烈攻击，中国军队节节抵抗，退至苏州河南岸防守。
１ 罗店以南地区的战斗
松井石根于９月１０日得知参谋本部即将派第９、第１３、第１０１等３个师团增援上海，加入“上海派遣军”战斗序列后，立即制订了新的作战计划。方针是“以第３、第１１及先行到达的第１０１师团等３个师团，攻击在南翔、大场镇一带的敌人”，预定将重藤支队配属第１１师团，加强其攻击力量，在第１０１师团登陆之前，迅速击败当面罗店地区的中国军队，尔后移兵南下，经刘行，与由吴淞方向及从虹口西进及北上的第３、第１０１师团合击大场镇及南翔地区的中国军队。９月１２日，由华北方面增援来的１０个后备大队及炮兵等到达上海，松井石根立即令其担任后方警备任务，而将原负责掩护登陆场及保障各师团结合部的部队归还原建制，以加强第一线兵力。
９月１４日，重藤支队从台湾来到上海，加入第１１师团战斗序列。同日，占领月浦地区的天谷支队及浅间支队亦归还第１１师团建制。第１１师团兵力增强后，即按松井石根的命令向罗店以西、以南的中国军队发起进攻。但此时中国方面第１军等部队已经加入第１５集团军战斗序列，兵力亦有所增强，日军第１１师团无法突破第１５集团军的阵地，使松井石根合击大场镇、南翔的企图破灭。松井石根被迫改变作战计划，令第１１师团及第３师团各向当面之敌进攻，尽可能夺占罗店以南地区。
激战至１５日晚，中国军队第９集团军仍防守北站、江湾、庙行、蕴藻浜南岸一线；第１５集团军则正在蕴藻浜北岸顾十房、杨宅、顾宅、陆福桥、顾家角、淑里桥、五斗泾至浏河口一线与日军激战。９月１６日，第１５集团军总司令陈诚因所属部队增多，为便于指挥，重新区分了部队及作战地境，将全集团军分为３个作战军，自右向左分别为：“第１区作战军指挥官胡宗南，副指挥官王东原，辖第１师、第７８师、第１６师一部、第１５师、第３２师、野炮兵第１６团第３营。第２区作战军指挥官罗卓英，副指挥官霍揆彰，辖第１１师、第１４师、第６７师、第９８师、迫击炮第１营。第３区作战军指挥官刘和鼎，副指挥官俞济时，辖第５１师、第５８师、第５６师、迫击炮第２营、战车防御炮１连（欠２门）。直属部队为： 炮兵第１６团（欠第３营）、高射炮兵第２连、第１０连。作战地境： 第１作战军与第２作战军之间为马陆镇、唐家宅、陆福桥、贾家桥、浦央桥之线，线上属左，第２作战军与第３作战军之间为唐宅、胡家湾、小徐宅、汤家宅、孟宅之线，线上属左。”〔５７〕
日军第１１师团及第３师团因受到第１５集团军的坚强抵抗，至９月２１日，第１１师团未能从罗店前进一步，第３师团亦被阻于顾家宅以东约２公里附近。但第１５集团军第１作战区之胡宗南第１军（第１师、第７８师）伤亡惨重，旅以下军官减员８０%左右，因此撤到昆山附近整补，由第８师接替防务。中日双方仍艰苦地进行着阵地战。
鉴于日军大量增兵上海，而中国军队亦正源源不断地调入淞沪地区，中国统帅部于是在９月２１日对第三战区的部队进行了调整。蒋介石的命令为：“（１） 司令长官由本委员长兼，副司令长官顾祝同。（２） 左翼军总司令陈诚，右翼军总司令张发奎。（３）左翼军以第９集团军、第１９集团军、第１５集团军组成之。（４） 右翼军以第８集团军、第１０集团军组成之。（５） 第９集团军总司令张治中，副总司令黄琪翔；第１９集团军总司令薛岳，副总司令吴奇伟；第１０集团军总司令刘建绪。”命令刚刚下达，因张治中辞职报告被批准，调任大本营管理部部长当日又追发一道电令，改变部署：“（１） 第三战区黄浦江以西蕴藻浜以南地区划为中央军，朱绍良为总司令，以第１８师及第９集团编成之。（２） 第９集团军总司令，由中央军总司令朱绍良兼。（３） 左翼军以第１９、第１５集团军编成之，右翼军仍以第８、第１０集团编成之。”一日之内，既在指挥系统上增加了一个层次，又两次改变部署。有些资历较深的军官，即因此而晋职。如第８７师师长王敬久升为第７１军军长，第８８师师长孙元良升为第７２军军长，第３６师师长宋希濂升为第７８军军长等，其所编部队并未增加。
日本参谋本部决定将３个师团增援上海后，重新拟制了对华作战计划。８月２０日，参谋总长晋见天皇，报告了兵力部署情况及作战计划：“现在在华使用的兵力，华北８个师团，上海５个师团，中央直辖１个师团，国内控制有预备对华作战的３个师团……现在对华已派出的陆军兵力，华北约３７万，上海约１９万。”对华作战计划的主要内容为：“作战方针： （１） 大致以１０月上旬为期，在华北与上海两方面发动攻击，务必给予重大打击，造成使敌人屈服的形势。（２） 以上作战不能达到目的时，即使当时的形势有所变化，也要停止陆上兵力的积极作战，以各种其他办法挫伤敌人的持久作战意志，同时节约直接对华作战的兵力，将必要的部队调到满洲及华北待机，整顿对俄作战的准备，以备战争长期化。上述积极作战与持久作战，预定以１０月底为界限。兵力区分、使用及任务： （１） 对华决战时机： 华北方面以华北方面军（３个师团基干）击败河北省中部之敌，依情况方面军的兵力可为９个师团；上海方面以上海派遣军（５个师团为基干）击败上海周围之敌。（２） 对华持久作战时机： 华北以１个军（大概以４个师团为基干）确保平津地方及察哈尔省东部，并谋求其安定；上海方面以１个军（大概以３个师团为基干）确保上海周围的重要战线，切断上海、南京间的联系，并谋求占领地区的安定。”
９月２２日，第１０１师团先遣队到达上海，又开始向左翼作战军的右翼发起猛烈的攻击。激战至９月２４日，中国军队又有９个师（第８、第１３、第５７、第６０、第７７、第５９、第９０、第１５９及第１６０师）调至淞沪战场，全部加入战斗最为激烈的左翼作战军战斗序列。第９８师及第１４师在宝山、月浦、罗店地区作战时损失甚重。以第９８师为例，全师官兵伤亡达４９６０人，阵亡团长１人，伤团长１人，阵亡营、连、排长２００余人。共补充三四次，所补官兵都是从后方部队中抽调而来，随时补入连队，发给武器，立即参加战斗。有的刚上去即负伤，送入医院还不知自己所在部队的番号。再如第１４师的第４２旅，原有８０００多人，仅剩下２０００余人，而且多是伤员和后勤人员；全旅３８挺重机枪，只有４挺能用，其余均被日军平射炮击毁。因而，已先后转移至太仓、嘉定地区整补。由于第１１师、第８７师、第５９师等部队的阵地多被日军陆空火力摧毁，９月２５日２０时，陈诚再次调整部署：“以江家宅、窦家弄、万桥、长浜站、蒋家宅亘罗店南端，经施相公庙、曹王庙至浏河为主阵地；以江家宅沿蕴藻浜至陈家行，沿杨泾河、广福、孙家宅至施相公庙为第2线阵地；以主阵地前方各部队原守阵地为有力之前进阵地。”２６日各军方收到此命令。
战斗至９月３０日，日军第１１师团由罗店向西、向南各推进约３公里；第３师团进出至顾家宅附近。中国左翼作战军仍坚守在主阵地上。日军虽在武器装备上占绝对优势，但在中国军队的顽强抗击下伤亡亦重。据日本参谋本部的统计数字，仅９月１个月，“上海派遣军”的陆军２个师团就伤亡官兵１０９８８人。
日军第３舰队司令官长谷川清为了从战略上支援淞沪方面的作战和解除中国海军对其在长江下游的威胁，决定集中航空兵力轰炸中国首都南京及集结于江阴附近的中国舰队。９月１０日，原在华北方面的第２联合航空队（有９６式战斗机１２架、９６及９４式轰炸机３０架），从大连基地转场上海，以公大机场（高尔夫球场改建）为基地，与第２航空战队、第２２航空队等共同担负轰炸任务。从９月１９日至２５日，大规模轰炸南京１１次。第１次使用了４３架飞机，被中国空军击落４架，以后各次均在３０架左右；９月２２日、２３日对江阴的中国舰队进行了６次轰炸，每次约１０余架。由于中国海军缺乏有效的空中支援与掩护，仅以舰上的高射枪炮与敌机战斗，完全陷于被动地位。仅有的“平海”、“宁海”、“应瑞”、“逸仙”号巡洋舰４艘均负重伤，丧失战斗能力。南京方面，也因中国空军损失后不能及时补充，飞机数量急剧减少。此后华东地区的制空权基本上为日军掌握。
２ 蕴藻浜及大场镇地区的战斗
１０月１日，日本首、外、陆、海四相决定有限度地扩大侵华战争，制定了《处理中国事变纲要》，规定“军事行动的目的，在于使中国迅速丧失战斗意志，应采取适当的手段，使用兵力，占据要地”，“陆地用兵的主要地区，大致为冀察和上海方面，对必要地区进行海战和空战”。纲要并认为，通过１０月间的强大攻势作战，可以迫使中国政府屈膝求和。但是侵华日军最高当局的看法却与日本政府大不相同，前者认为“华北及上海方面的１０月攻势，南京的国民政府大概会有深刻的战败感，但这种战败感是否达到了挫丧其抗战意志的程度，还有相当大的疑问。因此，必须进一步对政治上、战略上有重要意义的地方进行大规模作战，使中国政府和人民彻底感到战败了。这样还不足以使其放弃抗战的话，即在华北建立独立的政权，加强此独立政权，实行政治上的变革；另一方面空军攻击、海上封锁相辅进行，切断南京政权的粮道和财源，削弱其进行战争的能力，迫使其求和”。日本政府和侵华日军当局在有限度及大规模扩大侵华战争的认识与战争指导（作战方针、作战方向、作战界限等）上的不同，对中日战争的发展有极大的影响。
松井石根鉴于淞沪战场全线均呈胶着状态，直趋嘉定、遮断南翔的企图已不可能实现，决定缩小包围圈，集中兵力实施中间突破，以罗店、大场公路为轴线，突破大场，包围沪西的中国军队。其９月２9日的作战指导是：“（１） 放弃攻占杨泾河西岸敌军阵地的企图，以主力左旋向南，由右向左按第９、第３、第１０１师团为第一线，对大场镇附近进行攻击。（２） 第１１师团进至杨泾河一线后，亦向左回旋，掩护主力右侧背。（３） 第１３师团作为第２线兵团保持于军主力右翼后方。（４） 按上述部署兵力攻至大场镇地区后，继续向苏州河一线攻击前进；当主力南进时，第１１师团亦应尽可能向南移动，面向西方，掩护军主力之侧背。”
１０月１日，日军第１０１、第９、第１３师团先后到达上海，按照松井石根的计划陆续进入战斗。当日，第７７师在刘行、万桥的阵地为日军突破。顾祝同于当夜下令左翼作战军向蕴藻浜北岸的陈家行、杨泾河西岸、浏河镇之线后撤。左翼作战军各部队在日军猛烈攻击下相互支援，逐次后退，至３日夜，撤至杨泾河西岸阵地。后撤过程中，掩护部队伤亡甚众。如第１１师第６２团的第１连据守东林寺据点，仅余负伤的排长（胡玉政）１人、士兵５名，但仍坚守阵地，与突入据点内的日军肉搏，用铁锹、刺刀杀死日军中尉中队长宿田信义及士兵数名，最后全部牺牲。
１０月４日，日军第９、第３师团已将进攻正面旋回至向南方向。松井石根进一步制定了攻击大场镇的作战计划。其方针是：“主攻保持在第３师团右翼方面，即在顾家宅至大场镇公路以西地区。预定１０月６日或１２日前后开始总攻。击败大场镇附近敌人，迅速进入苏州河一线，消灭上海北面地区的敌人，尔后以约１个师团的兵力封锁上海西南面，以主力攻击南翔。”
１０月５日至８日期间，日军第９、第３师团不断向蕴藻浜地区进攻，企图占领蕴藻浜北岸，以作为总攻的进攻出发地位。此时日本海军航空兵基本上掌握了制空权，第３舰队与“上海派遣军”订立了协助陆军地面作战的协定，规定第１２、第１３航空队直接支援第３、第９师团的作战。因而，中国军队的防御作战更为艰苦。在日军陆、空火力猛烈袭击下，第一线的阵地不断被火力摧毁，各部队的伤亡也急剧增多，教导旅（属第６６军）、第７７师、第５９师、第９０师、第６７师均分别撤至嘉定附近地区整补，另以新到部队接替防务。陈诚于１０月８日对左翼作战军又作了新的调整：“甲、右地区总指挥胡宗南，副总指挥黄杰，指挥第１军第１师，第１７师、第３２师及第６１师、第８师、税警总团。乙、中央地区总指挥薛岳，副总指挥叶肇，指挥第５７师、第１３师、第９师，第６６军、第６师、第１３５师。丙、左地区总指挥罗卓英，副总指挥刘和鼎，指挥第４４师，第６０师，第５１师，第５６师，第２８师，第１１师，第１４师，第６７师，第９８师，独立第３４旅，保安第４团，步兵炮团１、２、３营，战地情报防御炮２连，高射炮第２、第１０连。丁、炮兵总指挥刘翰东，指挥炮兵第３团之１营、炮兵第４团、炮兵第１６团、独立炮兵第１０团（欠２营）、教导总队炮兵营、炮校练习队之第２连。戊、总预备队总指挥吴奇伟，副总指挥王东原，指挥第４军第６９师、第９０师及第１５师、第７７师（多为整补中的部队）。”
就在陈诚调整部署的当日，日军向蕴藻浜地区发动总攻，在海、空火力支援下，其主攻方向上的第９师团从陈家行以东突破了蕴藻浜北岸阵地，强渡蕴藻浜，占领了黑大黄宅附近约１公里的滩头阵地。在中国军队的顽强抵抗下，日军进展极为困难，第９、第３师团只能采用对壕作业的方法，一米一米地向前推进。税警总团、第１６师、第８师损失较重。如第８师仅余官兵数百人，许多旅、团长负伤。１０月１４日，由第１９师、第１师及新到的第２０军的第１３４师、第１３３师接替，原部队撤至北新泾镇、江桥镇附近整补。
日军对蕴藻浜阵地的突破，使中央作战军的左侧背受到威胁，因而第三战区将新到达的第２１集团军投入该方面，并于１０月１４日下达了第４号作战命令。命令内容如下：“（１） 本军应先行巩固现阵地，再图扑灭蕴藻浜南岸敌军，恢复刘行、罗店之原阵地。（２） 右翼军应巩固沿江、海岸一带地区之守备，打破敌上陆之企图，并利用浦东、黄浦江岸阵地，对虹口敌根据地及敌舰实行扰乱射击。松江附近阵地带及嘉、乍阵地战区工事之构筑，应迅速完成计划。（３） 中央作战军应先巩固蕴藻浜南岸之阵线，并迅速加强彭浦至大场及江湾至大场，至老人桥，至新泾桥，至陈家行一带预备阵地，再着主力由唐桥站以西地区转移攻势，扑灭蕴藻浜南岸之敌，向刘行以南地区进展。另以一部担任沪南、沪西一带之警戒与守备，及黄浦江西岸阵地之构筑。（４） 左翼作战军应先以一部担任江岸之守备，主力先巩固原阵线，并加强南翔至马陆镇，至登新桥，至沿新泾河，至浏河镇之预备阵地，再协同中央军转移攻势，向刘行、罗店一带地区进展。（５） 第１１军团应以主力担任江岸之守备，一部构筑吴福阵地野战工事及昆支阵地，并积极设备太湖地区之防卫。（６） 扬子江两岸江防队，应严密江阴附近之封镇，并担任江岸之守备，另以一部构筑江阴要塞地带之野战工事。（７） 炮兵队应以主力于小南翔以东地区，一部于马陆镇附近占领阵地，须能以全火力指向唐桥站以西蕴藻浜南岸及广福以南地区，支援第２１集团军及第１９集团军之战斗。对敌炮兵之制压，应于短时间内行急袭射击。” 作战地境： 右翼作战军与中央作战军分界线同前； 中央作战军与左翼作战军分界限为南翔汽车站至小南翔、唐家桥、陈家行、杨家宅、刘行南岸相连之线，线上属中央作战军。
第４号作战命令附军队区分如下：
（１） 右翼作战军① 第８集团军辖第６２、第６３、第５５各师，独立第４５旅，炮兵第２旅第２团，教导总队炮兵营；② 第１０集团军辖第４５、第５２、第１２８各师，暂编第１１、第１２、第１３旅，独立第３７旅，宁波防守司令部。
（２） 中央作战军① 第９集团军辖第８７、第８８、第３６、第３、第６１、第１８各师，税警总团，上海保安总团，炮兵第２旅第３团第１营，沪警备司令部；② 第２１集团军辖第１、第７８、第１７１、第１７３、第１７４、第１７５、第１９、第３２各师；③ 直属第２８师。
（３） 左翼作战军① 第１９集团军辖第５７、第１３、第９、第６、第１３４、第１３５、第１５９、第１６０各师，教导旅；② 第１５集团军辖第４４、第６０、第５１、第５８、第５６、第１１、第６７、第１４、第９８、第５９、第９０、第１５、第７７、第８、第１６各师，独第３４旅，江苏保安第４团，炮兵第１６团。
（４） 江防总司令部辖第１０２、第１０３、第１１１、第１１２、第５３各师，海军司令部，江防司令部，江阴、镇江要塞司令部，江苏保安第２团，炮兵第８团１个营、第１０团１个营。
（５） 第１１军团辖第３３、第４０、第７６各师及太湖警备指挥部。
（６） 炮兵指挥官刘翰东辖炮兵第３团１个营及炮兵第４团、炮兵第１０团１个营、炮校练习队２连。
第三战区将蕴藻浜南岸地区划归中央作战军后，朱绍良即按第４号命令的军队区分，将蕴藻浜南岸的部队统归第２１集团军总司令廖磊指挥。经１５日至１８日激战，第１３３、第１３４两师因损失惨重，后调至南翔地区整补，由第１７３、第１７４两师接防。后两师系桂军系统第４８军的主力部队，新由广西至徐州、海州地区再转来淞沪战场，士气极为昂扬，步兵轻武器装备较好，战斗力甚强，纪律亦佳，但对现代战争缺乏实战经验与认识，强调精神因素，对战术运用及工事构筑均较为忽视。如第１７４师的１个团在敌火力下接防，仍按一般情况，全团集中站队，由团长讲话后再进入阵地，因而在集中时遭到日航空兵的袭击，尚未进入阵地即损失兵力近半。
日军第９师团逐渐向南推进，与右翼掩护的第１１师团之间出现了空隙。松井石根即将第１３师团之一部由结合部投入战斗，以加强第一线的攻击能力。战斗更加激烈，其最前部队已推进至蕴藻浜以南约５公里处。如现在的战线再被突破，日军即可直趋大场，中国中央作战军即有被切断后路的危险。因而第三战区领导与副参谋总长白崇禧等研究后决心以新投入战场的桂系第４８军为主力，对蕴藻浜南岸日军实施反击，１０月１８日２１时下达了转移攻势的第５号作战命令。主要内容为：
（１） 敌军主力仍继续向我蕴藻浜南岸阵地攻击。
（２） 本战区以击破蕴藻浜南岸敌军之目的，决由蕴藻浜两侧地区转移攻势。
（３） 中央作战军应以８个团编成攻击军，由谈家头、陈家行之线攻击前进，保持重点于左翼。第一攻击目标桥亭宅、顿悟寺之线；第二攻击目标赵家角、西六房之线。
左翼作战军应以４个团编成攻击军，由广福、新陆宅之线攻击前进，保持重点于右翼。第一攻击目标彭宅，第二攻击目标陆桥。
（４） 其他正面各师，除守备阵地外，应编成４个突击队，向敌阵地要点出击，策应攻击军之战斗，并调整阵线，加强工事。
（５） 炮兵队之火力运用，以火力支援攻击军之战斗。
（６） 各攻击军应迅速侦察敌阵地状态、地形及前进道路，并搜集通过小河川之架桥材料，于２１日薄暮前完成一切攻击准备。
（７） 攻击开始时间另命之。
中央作战军接到战区命令后，于１９日１０时下达命令：“以第２１集团军新到达之部队，编成攻击军，协同左翼作战军转移攻势；第９集团军应以有力部队，于大场镇以北地区转移攻势，策应攻击军之作战，并特需注意攻击之同时，全线各军应行出击，以牵制敌军行动。”
左翼作战军接到战区命令后，于１９日１０时４０分下达命令。由于各攻击军的行动统由第１９集团军总司令薛岳指挥，所以陈诚为了使反击更为有力，比战区命令规定多增加了一路攻击军。其命令为：“第２１集团军以步兵６团为基干，编为第一路攻击军，归薛总司令指挥……第１９集团军以第６６军编为第二路攻击军，由孟家宅、马家宅正面攻击前进，保持重点于右翼，第一攻击目标为杨家宅、徐宅、唐桥头之线，第二攻击目标为田都、孙家头之线。第１５集团军以第９８师编为第三路攻击军，由广神福、费家宅正面攻击前进，保持重点于右翼，第一攻击目标为彭家宅、张家宅、倪家宅之线，第二攻击目标为老宅、张家宅之线。均归薛总司令指挥。”
各集团军接到作战军的命令后即开始进行组织准备。第２１集团军总司令廖磊以第４８军第１７４师为第一攻击军之第一线师，以第１７３师为第二线师，均归第４８军军长韦云淞指挥；第１９集团军总司令薛岳以第６６军第１６０师及第１５９师各一部组成第二攻击军，由旅长邓志才指挥；第１５集团军总司令罗卓英以第９８师第２９２旅为第三攻击军，由该旅旅长指挥。第一线其他各师各编成１至８个突击队，准备向当面之敌实施牵制性攻击。１０月２１日１９时，全线炮兵按照计划开始实施破坏射击。２０时，各路攻击军及突击队先后发起反击。主要反突击方向的第一路攻击军第４８军所攻击的陈行、顿悟寺、桃园浜一线正是日军主力第１３师团和第９师团主攻方向上的主要进攻地段，兵力、火力都特别集中，中国军队的有限炮兵根本无力制压日军各炮兵阵地及火力点，而第４８军的山炮又因射程太近（仅１２００米），到达淞沪战场后无法使用，多被廖磊派人运回桂林。加以攻击部队本身没有进行制压敌人火力点的部署，全凭血肉之躯在暴露的阵地之外向敌冲锋，所以官兵虽极勇敢，但无法突破敌人的阵地，反而伤亡奇重，旅长伤亡４人，团长伤亡１０人，营以下军官及士兵伤亡过半，攻击顿挫。第二、第三路攻击军因缺乏必要的火力支援，亦未能到达命令所规定的攻击目标。至于正面各师的突击队，由于兵力不足或行动不够积极，均未有效地支援各攻击军。
激战至２２日凌晨２时许，日军开始反击，各路攻击军先后退至小石桥、大场镇、走马塘、唐家桥之线。２４日、２５日，日军在航空兵火力支援及坦克引导下，继续猛攻第２１集团军阵地。２６日，大场镇被日军攻占，防守该地的第９集团军第１８师师长朱耀华因羞、愤而自杀。
大场镇的失守，使中央作战军的侧背受到严重威胁。第三战区决心放弃北站至江湾间阵地，向苏州河南岸转移。左翼作战军则仍与敌对峙于原线。２６日２３时，第三战区下达了第７号作战命令，主要内容为：
“（１） 本军以达成持久抗战之目的，除以一部据守铁道沿线附近诸要点外，将南翔以东阵地逐次转移于吴淞江（即苏州河）南岸。（２） 中央军应派队固守北站附近彭浦、真茹车站暨南新线真茹镇、倪家巷诸要点，极力妨害敌军之前进。其北站附近据点，着由第８８师派兵1团担任之，于上海西站、丰田纱厂、北新泾、姚家渡之线，沿吴淞江南岸，与左翼军连系，迅速布置新阵地。另于杜家宅、钱家宅、七家村、花家宅之线，沿虬江南岸占领前进阵地。其原任沪南及沪西之守备部队，仍应严密警戒，增强工事。（３） 左翼军应派队据守望桥浜、顾家港、陈家湾、洛阳桥、新泾桥西端诸要点，极力妨害敌军之前进，并于姚家渡（不含）、江桥镇、上行上、墙门头、小南翔、唐家桥之线，连系蕴藻浜北岸原阵线占领阵地，另于石桥、林家木桥、刘家池、吴家坟、杨树园、孟家宅之线占领前进阵地。（４） 两军作战地境，现定如左(下)： 黄渡镇南、吴淞江南岸、姚家渡、倪家巷、九王庙、洛河桥相连之线，线上属中央军。（５） 各军应将接近敌方各公路、铁道、桥梁尽数破坏。”〔６６〕
中央作战军及左翼作战军接到命令后，除留置掩护部队仍在原阵地外，主力按照命令向苏州河南岸阵地撤退。由于日军加强了航空兵火力对地面战斗的直接支援，所以中国军队的损失甚大。蕴藻浜、大场镇战斗期间仅日海军航空兵支援其第３、第9、第１０１师团就达１６６３架次，投下炸弹５２６７个，约３９０吨。至２８日，除第８８师的１个营仍据守四行仓库、独立奋战外，其余中国军队全部转移完毕。顾祝同在下达第７号作战命令之前，曾以电话告知第８８师师长孙元良，蒋介石想要第８８师留在闸北，死守上海，征求他的意见。孙元良认为孤守闸北、任敌军屠杀，不值得，也不光荣，最后勉强同意留1个团死守闸北。所以第７号命令才规定“北站附近据点，着由第８８师派兵一团担任之”。但孙元良仍不肯忠诚地执行命令，而仅令第５２４团中校团附谢晋元率该团第１营留守四行仓库。谢晋元及营长杨瑞符率领该营在与中国军队完全隔绝的情况下英勇奋战至３０日，方在英国军人劝导下退入租界。
３ 苏州河地区的战斗
中国军队退至苏州河南岸时战斗更为激烈。由于中央作战军正面已缩小，第三战区撤销了中央作战军，朱绍良调西北地区，将全正面划分为左、右两作战军，分别由陈诚和张发奎指挥。左翼作战军指挥第１５、第１９、第２１三个集团军，将第９集团军划归右翼作战军。新、旧交替，不免影响指挥。
日“上海派遣军”第９、第３师团于２８日进抵苏州河北岸时，松井石根为继续进攻苏州河南岸的中国军队，作了下述部署：“主攻保持在北新泾至陈家桥公路两侧地区，第３、第９师团于１１月２日前渡河，第１０１师团面对南翔方面的敌人，掩护军主力的右侧。为使重藤、永津两支队担任扬子江方面的作战，由第１３师团接替该两支队的守备任务。”
１０月３１日晨，日军炮兵及航空兵向苏州河南岸丰田纱厂、北新泾镇等处中国军队的阵地进行猛烈轰击。中午前后，日军第３师团的左翼部队在其炮兵掩护下开始强渡苏州河，在周家镇、刘家宅附近与防守该阵地的第８８师、税警总团发生激烈的战斗（双方在刘家宅曾进行逐屋争夺的肉搏战）。１１月１日，日军第９师团的右翼部队也开始强渡，一度占领姚家渡。第１７１师、第５４师、第８７师、第６１师等部队坚强阻击，使其无法前进。不久，第７８师等部队亦由上行方向前来增援，日第９师团进至南岸的部队陷于中国军队的围攻中。激战至１１月３日，第３６师投入战斗，接替税警总团。日军除少数兵力渡过苏州河、被阻止于南岸阵地附近外，其主力仍被阻于苏州河以北地区。为了切断北新泾镇地区中国军队与南翔中国军队之间的联系，并威胁正面部队的侧翼，松井石根又命掩护侧翼安全的第１１师团投入战斗，进攻江桥镇。至１１月４日夜，第３师团主力终于从北新泾镇方向渡过苏州河。
（四） 撤离淞沪战场
１ 日军主要作战方向由华北转移至上海
当日军增兵上海２个师团而战局仍毫无进展时，日本参谋本部对下述议题进行了深入的研究：“是把华北方面的作战扩大、进行山东作战，还是适可而止，把华北作战停止在一定地带，而把兵团调到上海方面?”研究的结果为：“上海方面就那样让它下去，是无法取得结束战局的结果的，紧急任务是在这方面积极行动，以便获得预期的战果。”于是决定从华北调兵，把主要作战方向从华北转移到上海方面。并把这一决定，向天皇作了报告，其中心是：“上海方面的战况，预料在最后完成任务之前，今后还不能不花费相当的时间和付出损失；而且这已成为国内外注目之的。如果在上海完全被我方控制之前北方有变（指苏联），将发生令人极为忧虑之结果。因此，目前刻不容缓的紧急任务，是迅速结束上海战局。”而结束战局的方法，就是增加上海方面的兵力。日本参谋本部特别强调出兵上海，着眼点不是救援上海的危急，而是要击破“上海派遣军”当面的７５个师的中国军队主力，迅速切断上海和周围的联系，迫使中国方面屈服。其战略企图是把上海方面作为日军的主要作战方向，“攻击敌人主力，谋求结束战争”。
１０月９日，日本参谋本部决定以第１８师团（已列入关东军序列，正在九州待机）、第６师团（正在正定以南作战）、国崎支队（第５师团的步兵第９旅团）及第１１４师团（由日本从国内动员编成）为基干，组建第１０军，增加到上海方面。又由于“上海派遣军”的战况不好，因而参谋本部担心第１０军登陆时“上海派遣军”能否给予充分协助，所以于１６日就是否增加兵团进行了作战研究。１７日，决定再从华北调出第１６师团加入“上海派遣军”战斗序列，与第１０军登陆作战进行配合。预定从白茆口登陆。
１０月２０日，正式下达了增兵上海的作战命令，并下达了第１０军战斗序列编成的命令。与此同时，海军第３舰队分为第３、第４两个舰队，增加了“足柄”号等军舰。
日本参谋本部在下达了关于第１０军的命令之后，立即与军令部共同制订了陆、海军协同作战的协定，并据以制订了第１０军作战要领方案。主要内容为：
方针
军应协同海军在杭州湾北岸登陆，并尽快向上海市西南方地区前进，与上海派遣军共同击灭上海周围之敌。
作战指导
（１） 第一期
向上海及黄浦江边前进。预定登陆日期为１０月末或１１月初。预定登陆地点为金山卫附近。
军以第１８师团、第６师团（配属第５师团之国崎支队）为第一线，于金山卫东西海岸敌前登陆，继以第１１４师团及第１、第２后备步兵团与必要之军区部队等登陆，迅速向黄浦江一线急袭前进。
第１８师团于金山卫东方海岸登陆，以一部向金山卫东北侧、以主力尽快向松江西南方黄浦江一线前进。
第６师团（配属国崎支队）于金山卫西方海岸登陆，以国崎支队向金山卫城西北侧、以第６师团经金山（洙泾）向松江西方地区前进，切断沪杭铁路。
第１１４师团由第１８师团之后方登陆，由该师团右侧地区向闵江渡场附近前进。根据情况以主力向浦东地区前进，策应上海派遣军浦东部队作战。
第１、第２后备步兵团由第６师团后方登陆，以１个步兵团对乍浦方面、另１个步兵团对金山卫附近登陆点一带负责警备。
军直部队将山炮部队、工兵部队（渡河）……分别增加配属于各师团。
（２） 第二期
渡过黄浦江及向上海西南方向前进。稍作准备后，以一部由闵江方面、以主力由松江西南方渡过黄浦江，向上海西南地区前进，与上海派遣军共同击灭上海周围之敌。根据情况，以一部在浦东地区作战。
（３） 根据情况，以一支有力部队攻占乍浦，确保登陆点。
日军将第１０军投入淞沪战场后，上海方面的日军为２个军９个师团，３０余万人，而华北方面的日军为２个军７个师团，２０余万人。很显然，中日战争的主战场已由华北转移到上海。
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