是年8月13日至9月17日，中国军队向驻上海日军发起攻击并抗击日军增援部队的登陆。
9月17日至11月4日，日军再次增兵，中国军队全线转入防御。11月5日至11日，日军后援部队在杭州湾登陆，中国守军由淞沪地区全线撤退。日军6日占金山。7日，日军上海派遣军和第10军合编为华中方面军，松-井石根为司令官。企图对上海守军迅速达成合围。战局急转直下，8日晚，第3战区根据苏州河南岸战况逆转，松江方面更为危急的情况，决心令左、右两翼作战军向吴县、福山线国防阵地转移。9日下午8时，战区各部队开始转移。11日晚，市区守军全部撤退，南市守军千余人被日军隔绝，撤入法国租界。上海市区沦陷，战役结束。
此战历时3个月，中国军队虽多，但分散在各自防区死打硬拼，注重正面防御，忽视侧翼安全；日军装备优良，采取正面强攻战术，却屡遭挫败，后改从侧后登陆，迂回成功。日军参战兵力达9个师20余万，伤亡4万多；中国军队有60余万兵力投入作战，伤亡16万余人。淞沪守军浴血奋战，使日军被迫转移战略主攻方向，打破其三个月灭亡中国的美梦，为中国沿海工业的内迁赢得了时间，激发了中国军民的抗战热忱。