８月２７日，第９集团军再次调整部署：“将正面兵力区分为三部： （１） 右翼军（指挥官孙元良，８８师，独立第２０旅1团，保安总团1团，警察总队），于北站至沙泾港间原阵地围攻虹口，并以一部任沪西一带及谭子湾至北站间之警戒。（２） 中央军（指挥官宋希濂，３６师，独立２０旅欠1团），于沙泾港东岸塘山路、华德路、引翔港镇北端至虬江口之线，围攻杨树浦之敌。（３） 左翼军〔指挥官王敬久，８７师，６１师（６１师由杭州湾北岸守备区调来，配属第１８军作战，本日第三战区又将其转隶第９集团军。另以第６师之１８旅归罗卓英指挥），保安总团欠1团〕，固守吴淞并围攻张华浜方面之敌，另以一部任虬江口至张华浜间之警戒。”〔４４〕
由于受到中国军队的坚强抗击，日军登陆“作业并不顺利”，直至８月２５日中午，第１１师团及第３师团的第５旅团方登陆完毕。又因遭到第９及第１５集团军的有力反击，日军陷于苦战之中。至２７日夜，日第１１及第３师团均无进展，敌我双方仍在张华浜及罗店以北地区激战。为了加强航空兵的力量，以支援登陆作战，日海军除将刚编成的第２２航空队及第２３航空队使用于上海作战外，８月２７日又以“神威”号舰及第２８驱逐队等编成第３航空战队参加上海作战。在日陆、海、空联合进攻下，８月２８日，日第３师团攻占了殷行，第１１师团攻占了罗店。
罗卓英鉴于２８日战况不利，决心先夺回罗店据点，尔后再全线反击。他于１７时下达战斗命令：“第９８师即派２９２旅，急由新镇向罗店东北地区猛攻敌之侧背，主力集结于长浜站附近待命，对左翼另派游击队；第１１师除以一部守备阵地、抑制当面之敌外，以主力沿罗（店）浏（河）公路向敌正面猛攻；第６７师之４０１团，应于小堂子附近原阵地待机出击；第１４师之两团及６７师之一部，由西向东猛攻罗店，须侧重西北方面。另派有力之一部，由曹王庙攻敌侧背。”〔４５〕是晚各部队因已苦战终日，伤亡惨重，士兵体力疲惫，且部队整顿需时，行动迟缓，加以适逢大雨，道路泥泞，协同动作欠佳，进展不大。第１４师（时已属第５４军序列）于２９日下午抵达嘉定城，兼师长霍揆彰决心以第８３团向罗店西侧进攻，以第７９团迂回至罗店侧背攻取罗店，以师特务营为预备队，师指挥所推进至施相公庙。第８３团从西侧向小河桥猛冲，因无炮兵掩护，伤亡甚大而进展甚微。第７９团进出至罗店西北侧小河边，搭架便桥，其第３营渡河突入至罗店日军清水司令部，获得战利品甚多。但因孤军深入，不敢前进，全营隐蔽于竹林中。适逢陈诚到施相公庙视察，认为指挥所靠敌过近，天明后日军轰炸必将受严重损失，令霍揆彰后撤。霍遂下令停止进攻，指挥所人员返回嘉定城，第８３团撤至出发阵地。第７９团在小河西的2个营奉令后即撤回，但突入罗店的第３营在天明后遭日军包围反击，全营伤亡过半，营长李伯钧亦阵亡。至３０日，第１８军位于宝山、狮子林炮台、月浦、新镇、施相公庙、曹王庙至浏河镇之线。此时，第５１师、第５８师、第５６师等部队已到达常熟、太仓、嘉定一带。
日陆军登陆的同时，日海军也在增兵上海。２９日、３０日，佐世保镇守府第４特别陆战队及各特别陆战队之补充兵员均已到达上海。
由于吴淞镇的中国守军不时以火力袭击出入黄浦江的日舰艇，且对其第３师团形成侧背威胁，“上海派遣军”司令官松井石根决定令第３师团攻击吴淞镇；同时令第１１师团派出一部兵力，由川沙口沿江岸东进，扫荡沿江中国军队各据点，至吴淞与第３师团会合，以打通两师团在陆上的联系。３１日，日第3师团派出第６３联队乘坐舰船，在日海军航空兵及舰炮火力掩护下从江上攻击吴淞镇。中国守军第６１师因准备不充分，稍战即溃。１５时左右，日军占领了吴淞镇。张治中即与顾祝同联系，令集结刘行、广福的第６师增援吴淞、驱逐登陆之敌。蒋介石命独立第２旅与第６１师合并，将第６１师师长杨步飞撤职，任钟松为第６１师师长。日第１１师团派出的浅间支队（步兵第４３联队２个大队，山炮１个中队，由联队长浅间义雄大佐指挥），此时正由川沙口沿江岸向狮子林炮台前进中。
日“上海派遣军”虽然登陆成功，并先后攻占了殷行、罗店及吴淞镇，但在中国第９集团军及第１５集团军的坚强抗击下不仅行动困难，而且伤亡甚大，实际上仍处于被分割包围的不利地位，陷于苦战之中。松井石根于当日向日本政府请求增援。他向陆军大臣和参谋总长报告说：“军当面之敌是从平汉、津浦沿线调来，加上中央直系军的精锐部队，总计１５个师，自２９日起，以其主力开始向１１师团的正面攻击。值得注意的是该方面使用了中国军中最精锐的陈诚指挥的第１１师、第１４师……我军兵力最小限度要５个师团，当前最重要的是紧急派遣待机中的第１４师团及天谷支队神速到达。”长谷川清也向军令部请求“火速给上海派遣军增兵”。〔４６〕日陆、海军最高当局认为上海形势严峻，决定华北日军停止在青岛作战的准备，将用于青岛的兵力转用于上海。８月３１日晚，日参谋本部命令正在由青岛向大连输送的天谷支队（第１１师团的第１２联队，附山炮１大队）立即驶向上海，归“上海派遣军”司令官指挥。９月１日，日海军中央部也下达命令，将第２舰队的第４水雷战队、“长鲸”舰以及佐世保镇守府第２、第３特别陆战队归第３舰队司令官指挥，从旅顺立即开赴上海。
９月１日，企图打通第１１师团及第3师团陆上联系的浅间支队在日海军火力支援下，猛攻狮子林炮台。防守该据点的第８８师第５８８团１个营的阵地全部被轰毁，该炮台经反复争夺，终因寡不敌众，伤亡过多，于１４时许被攻占。但日军再南进时，即遭第９８师的坚强反击，攻击受挫，被阻止于杨家宅地区。
日本政府于９月２日在临时内阁会议上决定把所谓“华北事变”改称为“中国事变”，扩大对华战争。同日，日“上海派遣军”第３师团第２９旅团及由华北青岛方面转来的天谷支队先后到达上海，在吴淞登陆。松井石根“为了击败包围罗店镇附近的第１１师团之敌，迅速完成第１１师团和军主力之间的陆路联络，遂令天谷支队沿吴淞镇—月浦镇—罗店公路地区前进，攻击罗店镇附近敌人之后侧背”。
９月３日，日海军第２舰队的第４水雷战队、“长鲸”舰以及佐世保镇守府第２、第３特别陆战队到达上海，两特别陆战队立即登陆，归大川内传七指挥，加入日海军上海特别陆战队行列。９月５日，日海军宣布封锁中国东南海岸，切断中国海上与外界的交通。
日军新增兵力后加强了攻势。第３师团经３天猛攻，于９月６日攻占了宝山县城。防守该城的第９８师９４旅５８３团第１营，营长姚子青以下官兵全部壮烈牺牲。天谷支队由宝山两侧沿长江南岸向东攻击前进，与浅间支队会合打通了第３师团及第１１师团登陆场的联络后，向月浦进攻，被第９８师拒止于月浦以东地区。罗店日军仍在第１８军包围态势之下。蒋介石曾于当日两次打电话给陈诚、罗卓英：“罗店关系重要，必须限期攻下”；并电令淞沪作战各军：“此次抗敌作战，为我民族死中求生惟一出路……凡贪生怕死、临阵畏怯……不尽其职责而致贻误战机者……当按照军律，衡情论罪，不稍宽假。”〔４８〕但由于日军火力炽烈，且不断实施反击，第１８军担任主攻罗店任务的第１１师、第１４师，第６７师虽然勇猛攻击，反复争夺，始终未能攻下罗店。宝山失守及日军天谷支队与浅间支队在杨家宅地区会合后，第１４师的侧背受敌威胁，加以连日苦战，部队伤亡甚众。罗卓英决心暂停进攻，令第１４师转移至北塘口、顾家角、南长沟等地区构筑阵地，其余各师仍坚守原阵地。
中国统帅部判断日军“最近若不得逞，势必由国内不断增兵，在沿江沿海继续扩大战斗区域”；中国军队英勇奋战，虽给敌人以沉重打击，但在海、空军方面已处于劣势，且攻击武器（如坦克、重炮等）数量远不如日军，特别是在制空权逐渐为日军掌握之后，中国军队白昼行动困难，后勤供应尤为困难，许多士兵在第一线苦战，而终日难得一餐，弹药亦时常不足，影响战斗，并造成部队伤亡过大。因而决定逐渐转为守势，待机再转入反攻。９月６日，制定了第三战区第二期作战指导计划。全文如下：〔４９〕
一、 敌情判断
敌增援部队，在浏河、川沙口、张华浜等处登陆，其主力必由罗店向南突进，以威胁我围攻部队之左侧背，形成大包围。同时张华浜方面之敌，亦必向江湾镇方面攻击，吸收我攻击部队之兵力于其包围圈内，并对围攻上海租界之我军形成小包围，以遂其迅速击破我军、完全占领上海之企图。甚或以此为其扩大侵略之根据地，再由其国内增加兵力，继续分向昆山、吴县及松江方面发展，以图威胁我首都。
二、 指导要领
１ 本战区为保持经济重心，巩固首都，并有利于全局之持久作战起见，务就现已形成之包围态势，对于上海及各处上陆之敌，运用优势兵力断绝其连系，限制其发展，并努力转攻由狮子林及川沙口方面上陆之敌，打破其包围企图，而收各个击破之效。
２ 如各个围攻之目的不能达到，则依状况逐次于后方占领阵地，采取攻势防御，乘其海、陆火力不能协调之际（意为在敌舰炮射程之外），发扬我之精神与物质威力，一举而击灭之。
３ 于万不得已时，则退守后方既设阵地，作韧强之抵抗，以待后方部队之到达，再行决战，期获最后胜利。
三、 各兵团之部署
第一步，努力限制敌之发展，并各个击破各方面上陆敌人。
（一） 张发奎集团（浦东防守军）：
继续前任务（守备浦东，威胁浦江左岸之敌）。
（二） 张治中集团（上海围攻军）：
１ 对租界内之敌，增强现在围攻线之工事将其封锁。
２ 对张华浜方面之敌，仍须努力攻击，将其歼灭；情况不许可时，亦须固守围攻线，以阻断其与租界敌人之连接。
３ 对吴淞、宝山、江湾方面，须固守据点，以防止敌人登陆。
４ 应使后方部队在北站，沿横滨—五卅公墓，沿芦泾浦—江湾—庙行—顾家宅，沿蕴藻浜南岸，向西对黑大黄宅之线构筑据点工事，于必要时，即在该线阻止当面敌人之发展。
（三） 陈诚集团（江岸防守军）：
１ 以一部固守罗店、浏河两地及其以西地区，防止当面敌人之冲出，同时以有力部队，分由新镇及曹王庙、沈家园两方面攻击敌之两翼。
２ 在刘家行、嘉定、浏河之线构筑据点工事，必要时，即在该线阻止敌人之发展。
四、 各集团作战地境如下：
张发奎集团苏州河之线张治中集团第二塘、陈家行、胡家庄、吴淞镇，各北端之线，线上属张治中集团陈诚集团
注意：
１ 前方部队之集结整顿，应适时行之。
２ 各集团之兵力，为现在所指挥之部队。
第二步，努力限制敌之发展，并利用地形与工事，以与敌为有利之决战。
（一） 张发奎集团（称右翼军）：
１ 以有力之一部兵力（１旅以上）在浦东方面，继续前任务。
２ 以主力（１师以上）在浦江左岸，由公共租界经曹家渡、北新泾铺至张家宅之线（沿苏州河右岸）占领阵地，防止敌人向苏州河以南发展，并威胁苏州河以北地区之敌人左侧，以使在苏州河北岸之我军战斗容易。
（二） 张治中集团（称中央军）：
在苏州河左岸范家宅附近，经江桥镇、南翔、马陆铺至嘉定南端之线占领阵地，以主力配置于南翔及其以北地区，利用地形、工事，以与当面之敌决战。
（三） 陈诚集团（称左翼军）：
在嘉定、周家园、浏河至长江南岸之线占领阵地，以主力配置于嘉定、浏河中间地区，利用地形工事，以与当面之敌决战。
（四） 各兵团之作战地境如下：
张发奎集团纪王庙、苏州河之线，线上属张发奎集团张治中集团太仓、嘉定各南端，广福、唐桥之线，线上属陈诚集团陈诚集团
注意：
１ 前方部队之集结整顿，须不失时机，适当行之。
２ 后方增加部队到后之战斗序列，另定之。
大本营训令（令字第３号）
兹颁布第三战区第二期第二步作战指导计划，仰即遵照，并应迅速分行完成计划内指定之后方各据点工事，其实施日期另有命令。此令。
中华民国二十六年九月六日
大元帅蒋中正
淞沪战场各集团军接奉命令后，各自逐级下达到各部队，并开始按计划指定的位置调整部署和修筑工事。
日本参谋部派员至上海进行现地视察，认为中国军队“在江河交错的地区，构筑数道坚固的阵地，对上海派遣军的攻击，进行反复顽强的抵抗，并继续从后方调来兵力，势不可侮”。参谋本部第３科部员西村敏雄少佐视察后报告说：“敌人的抵抗实在顽强，无论是被炮击还是被包围，绝不后退……派遣军后方接济不上，两个师团陷于严重的苦战中。”〔５０〕
９月５日，视察参谋向参谋本部发出了应迅速向上海增援军队的报告。９月６日