部突人至楊樹浦租界至嶽州路附近。
張治中決心利用這一有利态勢，擴張戰果，将主攻方向由日海軍陸戰隊司令部轉向日軍陣地縱深内之彙山碼頭，實施中央突破，切斷日軍左右翼之聯絡，爾後再向東、西壓迫，一舉殲滅敵人。
此時，第36師己由西安到達上海，控制于吳家宅地區。
張治中遂将新到的第98師第292旅配屬給第36師，令其當夜加入戰鬥，向彙山碼頭進攻。
同時，将第98師第294旅及由南京剛到的裝甲團2個戰鬥連、1個戰防炮連配屬第87師，令其向滬江大學、公大紗廠攻擊，第36師師長宋希濂指揮該師，由北豐路、公平路向彙山碼頭攻擊前進。
20日至22日，雙方逐室争奪，傷亡均極慘重。
第36師一度攻至彙山碼頭，但因日軍陸上、艦上炮火猛烈，日軍占據的鋼筋水泥樓房，一時難以突破，無法鞏固既占領地區，而且缺乏後續部隊，被迫退回百老彙路北側，官兵傷亡2000餘人，協助進攻的兩個戰車連亦全被擊毀。
國民政府最高軍事當局雖然早就制定了掃蕩上海日軍的作戰計劃，并下達了令第9集團軍進攻上海日軍的命令，但最高決策者們對上海作戰仍存有一定程度的疑慮，特别對雙方軍隊戰鬥力的實際情況、戰争必需的規模、發展趨勢及在抗戰中的地位作用等，并未考慮成熟，因而，當精銳的第87、第88師攻勢進展甚微時，迅速掃蕩上海日軍的決心又有所猶豫，幾次下令暫停進攻，陳誠于20日由上海視察返回南京後，蔣介石征求他的看法。
陳誠認為：“敵對南口在所必攻，同時并為我所必守，是則華北戰事擴大已無可避免。
敵如在華北得勢，必将利用其快速裝備，沿平漢路南下，直赴武漢，于我不利，不如擴大滬戰事以牽制之”。
蔣介石本來就側重于在上海進行戰争，以争取在華東地區有密切利益關系的西方國家的同情與支持，立即接受陳誠“若打須向上海增兵”的建議，重新部署兵力，并于8月20日正式公布成立大本營和将全國劃分為5個戰區的訓令，以及《國軍戰争指導方案》同時以大本營令字第4号訓令頒發《第三戰區作戰指尋計劃》，指令第三戰區“以掃蕩上海敵軍根據地，并粉碎在沿海登陸取包圍行動之敵，以達成鞏固首都及經濟策源地（上海），為作戰指導之基本原則”。
8月22日，日上海派遣軍司令官松井石根及所屬各部隊到達馬鞍群島。
23日，日軍第11師團及第3師團，分别由川沙口及吳淞鎮、張華浜強行登陸。
川沙口僅有第56師1個連，吳淞鎮及張華浜僅有保安總團及市警察總隊的部分兵力，雖然進行了英勇的抗擊，但無力阻止日軍登陸。
午後，日軍占領川沙鎮及吳淞江岸至鐵路間的灘頭陣地。
此時，第18軍已先後到達大場，常熟及蘇、錫地區，第56師及教導總隊第2團亦已抵滬。
第51，第6師則正向蘇州、上海輸送中。
上述各部隊均歸張治中指揮。
此後，中國軍隊的主要任務，已由圍攻上海日海軍陸戰隊轉為抗擊日上海派遣軍登陸的作戰。
張治中得悉日軍登陸情況後，當即與陳誠聯系，對日海軍陸戰隊方面暫取守勢，迅速調動部隊反擊登陸日軍，并将自己的處置電報蔣介石。
陳誠雖然同意了張治中的部署，但認為用于抗登陸的兵力太少，也緻電蔣介石，提出自己的部署方案，并建議由他指揮抗登陸作戰。
蔣介石同意他的意見，将第18軍等用于長江南岸的部隊編組為第15集團軍，任命陳誠為總司令，與張治中第9集團軍分區各自指揮，張治中主要負責市區正面的守勢作戰，陳誠負貢抗登陸的作戰。
24日，第9集團軍方面激戰終日，當晚将突人楊樹浦方面進行巷戰的部隊撤出，沿租界路口改為防禦。
以後相當一段時間，沒有大規模的戰鬥，基本上形成對峙。
第15集團軍方面，羅卓英指揮第18軍等部隊，“以廣正面攻擊登陸之敵，拟壓迫于江岸而殲滅之”。
第98師第294旅一部，驅逐少數立足未穩的日軍，占領了寶山城；第292旅進至月浦、新鎮一帶，構築工事。
第11師在羅店以北地區激戰。
至27日夜，第18軍仍在寶山、獅子林炮台、新鎮、羅店、曹王廟，浏河鎮一線與日軍激戰。
日軍第11、第3師團均無進展。
28日，日軍除第22、第23航空隊外，又增加第3航空隊，直接支援地面部隊作戰。
第3師團攻占殷行，第11師團攻占羅店。
羅卓英組織第98、第11、第67、第14師等部圍攻羅店，困苦戰數日，傷亡甚衆，士兵疲憊，加以适逢大雨，道路泥濘，各部隊行動遲緩，協同欠佳，進展不大，第14師第79團第3營一度夫人羅店，但後援無繼，在日軍反擊下，傷亡過半。
激戰至31日，日第3師團攻占吳淞鎮。
日軍雖然登陸成功，并攻占殷行、羅店、吳淞鎮等據點，但在中國軍隊頑強抗擊下，行動困難，傷亡很大，實際上仍處于被分割包圍的不利地位，陷于苦戰之中。
松井石根、長谷川清分别向日本大本營請求增援。
日參謀本部及軍令部急命天谷支隊及佐世保第2、第3特别陸戰隊趕赴上海。
9月3日，軍增援部隊先後到達上海，加強了攻勢。
9月6日攻占寶山縣城，守軍第98師第583團1個營，營長姚子青以下官兵全部壯烈犧牲。
此時，獅子林炮台已經失守，日軍一部進至月浦以東。
第18軍擔任主攻羅店的第14、第11師，雖然勇猛攻擊，反複争奪，始終未能攻下羅店。
連日苦戰，部隊傷亡甚衆。
羅卓英決定暫停攻擊，令第14師留一部兵力于原陣地警戒，監視敵人，主力移至北塘口、顧家角、南長溝地區，構築陣地。
中國大本營判斷日軍“最近若不得逞，勢必由國内不斷增兵，在沿江沿海繼續擴大戰鬥區域”；中國軍隊雖英勇奮戰，給敵以沉重打擊，但在海空軍方面處于劣勢，且攻擊武器，如戰車、重炮等，數量遠不如日軍，特别是在制空權已逐漸為日軍掌握之後，軍隊白晝行動困難，後勤供應尤為困