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�