作战地区：江南北岸，守备区，淞沪国防区，杭州湾北岸守备区、浙东守备区。
作战任务：淞沪区采取逐步进攻敌军，缩小敌防区，最后以达扫数歼灭之目的。同时围攻基地；江南守备区：彻底消灭登陆部队；江北岸守备区：遇敌企图由江南岸登陆时，或通过江面时，如为射程所许，则压制之；杭州湾北岸守备区：歼灭登陆敌军，警戒沿海；浙江守备区：警戒沿海一带，如遇敌军由杭州湾北部地区登陆时，有援助该地区歼灭他敌军之任务。
空军行动：对企图登陆之敌，应尽力轰炸，尤以对敌之航空母舰，应不顾一切牺牲，强行炸沉之。
海军行动：敌舰进入长江下游，企图强行登陆，或转用兵力时，应全力攻击之，以协同陆军作战，纵有牺牲，亦在所不辞。
蒋介石特别希望自己的精锐之师能侥幸守住上海，这里是他发家的场所，是他与宋美龄的结婚纪念地，更是国民党政权的统治中心。他希望这样一个与他有太多牵连的故地能够再一次成全自己。
（八一三炮火中，上海一些地区被炸成废墟）
日本帝国主义原打算迅速侵入华北，然后在东南沿海发动攻势，10天占领上海，调攻陷部队南就，速战速决，彻底摧毁中国的抵抗能力。但是现时的情况却是面临中国重兵抗御的局面，8月20日首相近卫声称：“日本政府决定以武力解决日中冲突，不容许任何第三者之干预。”随即组建上海派遣军，由大将松井石根率领，第十一第三师团，从日本本土出发到沪，并在吴淞、川沙镇强行登陆。8月28日，9月1日，罗店、吴淞相继失陷，浙沪战事也日益激烈。
9月6日，蒋介石指挥转入第二期作战计划，停止正面攻击，维持原有驻地，采取机动作战，消耗敌人。早在淞沪会战爆发之前，蒋介石和国民政府军事委员会领导核心，把抗日战争的基本战略确定为“持久消耗战略”，以打破日军“速战速决”的战略。他主张：“拿我们劣势的军备，一面逐次消耗优势敌军，一面根据抗战经验，来培养我们自己的力量，以逐渐完成我们最后胜利的布置。”这是一个持久作战的过程，期间必然会要丧失一部分国土，于是他提出一个“以空间换时间”的口号。而蒋介石在亲自指挥淞沪会战中，也是尽力实施这一持久消耗战略的。无疑，这是符合两国国情和军事力量对比的长期抗战方针，有利于力争双方优劣在战争中的转化。
9月17日，中国军队退守上海北站、江湾、庙行、罗店一线，21日，蒋又调整部署，改编作战序列为中央、左翼、右翼三个部分。中央军为朱绍良，右翼军为张发奎，左翼军为陈诚。其中薛岳十九集团军和罗卓英十五集团军为蒋介石的嫡系。此时，日军参战部队有第三、第十三，第十一师团和第六、第一○一、第九一一师团各一部，共10万余人，战车百余辆，飞机200架，阵势逼人。
9月30日晨，日军向我全线猛攻，炮火集中在七十七师驻守的万桥、严宅和五十七师驻守的陆桥等地。由于阵地被日军炮火摧毁，两师遂向蕴藻浜南岸等地转移，日军投入这次会战的兵力到此时已有20多万。10月7日，敌军第三、第九师团开始自蕴藻浜北岸向我军八十七师地大黄宅和第一军阵地西久房渡河猛攻。激战5昼夜，我予敌以重创。自12日起，敌再次猛攻，欲一举突破我军在这一地区的防线，占领大场，以实现其截断我京沪线的目的。同日，李宗仁抵达南京，被蒋介石委任为第五战区司令长官，驻防徐州，并授予其全权处理战区内一切事务的权力。
经过3天3夜的激战，至10月15日，蕴澡浜南岸阵地被突破。21日晚，我四十八军、六十六军和九十八师开始大举反攻。曾收回陈行、桃园浜、广福等阵地。继日之又实行反攻，由于第二十一集团军战场指挥失误（误以为敌方所施的烟幕弹为毒气弹），致使阵地被突破。战斗甚为惨烈，我军损失惨重，不得不撤到石桥大场，走马塘一线。是役，我军第八十七师第一旅副旅长杨杰，一七○师五一○旅旅长等将领殉国。10月26日，我军据守的苏州河北岸阵地全部失守。此外，在抗击沿江登陆的日军以及在罗店、宝山、月浦、浏河等地，中日双方均有激烈战斗。其中的罗店争夺战，敌我鏖战月余，敌我层层包围，阵地犬牙交错，双方短兵相接，近战肉博不止。在一些重要据点，敌人凭借猛烈炮火的掩护，野蛮冲杀，我抗战将士坚守阵地，在战壕里风餐露宿，不畏艰苦和牺牲。但是，在敌人猛烈炮火的攻击下，在飞机轰炸，舰海炮击的强大攻势下，我军损失不断增加，渐渐丧失了战场主动权。
（坚守阵地与敌血战的中国军人）
10月26日，八十八师五二四团团副谢晋元中校奉命固守四行仓库，掩护闸北友军撤退，主力撤走后，谢率部死守四行仓库，击毙日军，摧毁日军甚众。八百孤军固守着闸北最后阵地的奋战情况，在隔着一条苏州河的对岸公共租界可以看得很清楚。对岸聚集着的不仅有中国人，而且有很多外国人都在为他们呐喊助威。
后来，租界上的英军司令在和宋美龄见面时，噙着热泪谈起战况，对于中国军死守四行仓库的精神赞扬不止。
八百孤军固守四行仓库的壮行传到南京，蒋介石也为国军中有此英勇将士而骄傲，在27日的日记中写道：“我军留守闸北之谢晋元团，孤军奋斗，中外人士均受感动，且表示崇高之敬意；以与敌军野蛮残忍、受世人之唾弃两相比较，且不啻有霄壤之别。此战虽退，犹有荣焉！”
28日夜半，年方十八岁的女童子军杨惠敏穿越过横飞乱舞的枪弹，连游带趴地窜进了四行仓库。她从浸透汗水的制服下面，取出了一面青天白日满地红国旗，虔诚地献给英勇的守军，表达了国人对他们的敬意。
（张治中（左一）接见杨慧敏）
29日清晨，这面国旗高高飘扬在四行仓库的屋顶上。此时的闸北，到处都悬挂着日本那血腥的膏药旗，而特别飘扬在最高处的就是唯一的一面青天白日满地红旗，给予上海市民以极大的鼓励。日军则视其为眼中钉，瞄准射击，不可思议的是天皇的军队突然失去了准头，不能将它击倒。素来相信天意的国人目睹此情此景，又多了一分道义的鼓舞，他们相信，残暴的日本侵略者终将在伟大的道义长城下碰得头破血流！
30日，英国方面唯恐战火波及租界而出面调停，提议谢晋元部队撤进公共租界。英国人终于说话了，一直关注八百壮士的蒋介石接受了调停：“为主帅者，爱惜所部与牺牲所部皆有一定限度。今谢晋元死守闸北一隅，任务与目的已达，故令其为荣誉之撤退，不必再作无谓之牺牲矣！”次日清晨谢晋元奉令率部放弃四行仓库，渡过苏州河，进入公共租界。经过四天的战斗，中国方面所受的损害，仅只有死者37人。
英国人终于还是让蒋介石失望了。31日，谢部刚退入租界就被扣留。中英日之间为了他们的去留展开了一场外交战，但是英国人显然更顾忌日本人，终于没有为八百壮士放行。1941年4月24日，谢晋元被叛徒刺死，日军占领租界后，谢部官兵全成日军俘虏，到各地充当苦役，抗战胜利后，八百壮士生还者不及百人。
英国人出面调停的当日，也是蒋介石51岁生日。在日记中，他写道：“此次抗战，实被迫而应战。与其坐而待之，忍辱受伤，不如保全国格，死中求生，与敌作一决战。如我再不抗战，则国民精神亦必日趋于消沉，民族生机毁灭无余矣。设或与倭妥协，既答应其要求，甚至承认伪满，但一遇国际矛盾冲突之时机，彼必不硕信义，继续侵略不止。”可见，蒋介石对于日本国策，日本政府，以及日本天皇的认识是正确的。而且，从蒋介石对于淞沪抗战的部署及重视程度来看，蒋介石是存有幸而胜之的想法的，所以在日记中才记下了与日寇决战的想法。
3.争取了抗战时间
10月31日，蒋介石采纳部将建议，决定把已现败迹的部队后撤到吴江、福山一线，占据江阴、无锡、海盐沿线。近几年来，为了保卫首都南京的安全，国民政府在这两线构筑了比较坚固的阵地，有较好的防守条件。如果能及时撤退到这两线，部队也可以得到补充和整训，也可以更加有效地贯彻节节抵抗的方针。考虑到前线战士伤亡惨重，撤退的命令马上就传达下去，前线的部队立即开始行动。同日，日寇趁我军收缩之机强渡苏州河。就在这个时候，蒋介石犯了一个致命的失误，使得本来已经恶化的战场形势更加不可收拾。
突然传来消息说，九国公约签字国将于11月3日在布鲁塞尔开会商讨中国问题。蒋介石异常兴奋，做出了错误的判断。他认为只要在上海顶下去，九国公约国家就可能会出面制裁日本。为了获得更多的同情和支援，蒋介石在11月1日突然召开紧急会议，收回撤退的命令，要求部队再坚持一段时间。这个决定立即引起了前线的混乱，有继续撤退的，有匆忙回防的，也有徘徊不知所措的。整个部队没有全部回防，自乱阵脚，给日军以可乘之机，许多守军被分割包围，此后近10日时间里，双方一直处于激战状态。
在战斗中，将士们打得十分勇敢，每小时的死伤数千计，牺牲的壮烈，在中华民族抵抗外侮的历史上，鲜有前例。中国军队官兵在武器装备严重不如人的情况下，仍顽强地和日军争夺一村一镇，并常常为一个阵地进行反复较量，白天日军攻占，晚上中国军队又把它夺回来，双方的伤亡都很大。在此次会战中，国民政府军队主力各师都补充了四五次，后方各省的保安团整团整团地补充上去，原有下级军官和士兵伤亡达2/3，旅团长伤亡也达半数。
但战局的发展对中国方面是越来越不利了。11月7日，日军又有增援部队相继抵沪，攻势更加猛烈，而苏州河南岸的守军也陷入苦战之中。在这一天，蒋介石在其日记中记下了他以存实力，发动游击战，消耗敌人为上策，不计一城一地之得失和一时体面的战略思想。事实上，自8月13日以来，中日双方于上海已激战近三个月，日军仍未能攻下上海。足见我参战军队作战之顽强，实出乎日军意料之外。但至此，从战事发展来看，也无法再守，蒋遂于11月7日，作好撤退的打算。而此时的日军也深感正面作战的困难，便于11月5日，令柳川平助中将率其新组第十军，自杭州湾北岸金山嘴登陆，迂回到上海的右侧背，从后面抄袭上海中国守军。当日军在该处登陆时，蒋介石部署于此处堵截日军登陆的六十二师，独四十五旅，七十九师却未能按时到达战地，而堵截军力量又太少，致使日军登陆后，直驱松江城，刚从北方调来的吴克仁的六十七军，集结未毕，即被日军击溃。11月9日，松江县城失守，上海再无守。蒋乃下令中国军队分批撤出上海，一路撤至杭州，一路撤至南京。在此作战期间，宋美龄曾赴前线劳军，因车速过快，转弯时，翻车落入水中，肋骨折断，同行的顾问端纳也受了重伤。
（日军增援部队在杭州湾登陆，威胁中国军队侧翼）
11月11日，中国军队撤出上海，日军紧紧追击。19日后，蒋介石命各军迅速撤退，避免与日军决战。至11月26日，蒋介石令军队一部撤退至常州，一部退往皖赣边境。12月1日，长江江防要塞江阴失陷。扬州方面，自日军第十军在杭州湾登陆之后，一部北上松江，一路西攻嘉兴，蒋介石命刘建诸第十集团军与日作战。11月27日，苏州之敌北上常州；攻陷长兴之敌，经宜兴、溧阳向南京、芜湖进犯。不数周，日军从东西两面进逼南京。
中国军队在从淞沪战场撤退的过程中，极为仓促和混乱，连钢筋水泥所建的苏嘉国防线未来得及使用就越防线而撤。李宗仁说，撤退惨况，溃不成军，一言难尽。蒋介石也意识到自己犯下了一个极其严重的错误，他检讨了在11月初对九国公约国家的幻想。他对亲信陈诚说：“这次战略受政略的影响极大，乃是国家的不幸……这种勉力支持，待部队溃乱，战线动摇时，才实行被迫转移而撤退，因此不能整齐而有计划的退却，是很失策的。”
历时3个月的淞沪会战，是抗日战争爆发后的第一次重大战役，也是蒋介石主动出击，并且打破了日军三个月灭亡中国的神话。日方也承认，“上海方面的战斗相当艰苦”。在整个战役过程中，蒋介石亲自组织和指挥，他亲自制定了作战计划，即使具体部署也亲自过问，他亲自调集了73个师参加这次大会战，占当时蒋介石的军事委员会能够指挥的部队的1/3强，而这些部队又都是蒋介石的嫡系部队：如陈诚、顾祝同、张治中、胡宗南、薛岳等部队均激战于淞沪战场。参战的70万大军，在蒋介石及军委会的统一组织下，不分派系，同仇敌忾，为保卫祖国而战，显示了中国军民的抗战意志和力量，涌现出了一系列可歌可泣的英雄事迹。
（淞沪会战中，中国空军大显神威，迭创佳绩）
十八军五八三团三营500名官兵在营长姚子青的率领下，表示“誓本与敌共存亡，固守城垣，一息尚存，奋斗到底。”他们以行动履行了自己的誓词，在多次打退了敌人的疯狂进攻之后，最后与日寇卷战肉博，激战两昼夜，五百名官兵全部壮烈殉国。勇士们的血没有白流，日军在上海战场上死伤达4万多人。在淞沪会战中英勇作战的抗日将士，为祖国的独立与民族的生存做出了壮烈的贡献，以至献出宝贵的生命，他们是中华民族的光荣，是永垂青史的。
淞沪会战并没有引起国际对日本侵华的干涉，对此，蒋介石大失所望。不过它张扬了国威，粉碎了日军由华北长驱直下武汉，三个月灭亡中国的阴谋，“使国际观感一新”，这是蒋介石十分欣慰的。10月29日，蒋介石在召集第三战区师长以上长官的军事会议上不无自豪的说：“上海的战事，自开始迄今，将近三月，各位统率所部，努力抵抗，不惜以壮烈地牺牲，给倭寇以绝大的打击，此种为主义为国家拼死抗战的精神，已经充分地表现出来了！一般外人看见中国军队装备欠缺，武器不良，以为一旦对日作战，必不能抵御侵略。这一回我们淞沪各军经两月半的抗战，左翼仍能维持原有阵地，右翼阵地亦按计划只作战略上的移动，这种奋勇超绝的战绩表现出来，无论中外人士，对于中国军队，不仅改变了从来轻视的心理，而且都不能不表示非常的赞叹和钦佩。英美各报且赞扬我军队已因沪战之英勇，与此次有秩序之转移阵地，安全退却，证明中国军队已建立其国军基础于从来所未有的历史之上云。两个半月以来，我们虽然没有得到大的胜仗，但在我们预定的消耗战和持久战的策略之下，已使敌人受到意外大的打击，在精神上我们实在已打败了举世共弃的倭寇！”
淞沪会战持续了三个月的时间，使得长江下游的工厂和物资有了内迁的时间，这为长期抗战提供了一定的物质和基础。
11月初，太原、上海相继失陷，至此，抗日战争前期的第一阶段基本结束。南京保卫战为抗日战争的前期的第二时期。
