月13日，苏浙边区公署改编为第8集团军，辖第61、第55、第57、第62师，独立45旅，炮兵第2旅（欠第3团），与第9集团军协同作战，两集团军作战地境以苏州河至南站之线为界，北为第9集团军，南为第8集团军。

    8月13日，上海日军与中国军交火。14比日本内阁会议决定放弃“不扩大方针”，于15日1时10分发表由陆相杉山起草的日本政府声明，决定以武力“膺惩中国军队”，要求中国“根绝抗日运动……并取得日、满、华三国融和提携之实效”，即承认伪满洲国。15日，日军参谋本部下达编组上海派遣军和赋予其作战任务的临参字第73号命令，令“上海派遣军与海军阶同消灭上海附近的敌人，占领上海及其北面地区的重要地带”。上海派遣军的战斗序列是：司令官松井石根大将，下辖第3师团（藤田井，辖步兵第5、第29旅团及骑，炮、工、辎各1个联队）、第11师团（山室宗武，辖步兵第22旅团、第10旅团之1个联队及骑，炮、工、辎各1个联队）。派遣军直辖部队有：重炮兵、工兵各1个联队，机枪、战车、迫击炮、攻城重炮、高射炮各1个大队及轻装甲车1个中队、飞行中队等。16日，参谋总长根据《参谋本部与军令部的协定》、《陆、海军关于华中作战的航空规定》下达指示，规定“上海派遣军司令官和第3舰队司令官是协同关系，登陆的陆军部队和海军特别陆战队在战斗期间由先任指挥官统一指挥”，“歼灭华中方面的敌航空力量主要由海军担任”，同时令派遣军“以一个精锐兵团在浏河镇方面登陆，以主力在吴淞方面登陆，击败当面之敌后，占领上海及其以北的重要地带”。

    8月13日下午，八字桥附近日军向中国军队实施炮火急袭后，张治中致电军事委员会，请示“究应如何处置”。军事委员会于当夜指示：“令张司令官明拂晓攻击”。同时告知，已“令空军明日出动轰炸，令海军封锁江阴”，并令正由武汉向石家庄运输中的第18军（第11、第14、第67师）“转向苏州输送”。8月14日晨，中国空军开始空袭行动。但第9集团军于15时方开始进攻。战斗极为激烈，第88师第64旅旅长黄梅兴阵亡，官兵伤亡1000余人，仅第527团即牺牲连长7人。至日没时，全线进展均不大。当晚，张治中接军委会电令：“今晚不可进攻，另候后命。”15、16两日，奉令作攻击准备，没有实施全线进攻。防守丰田纱厂的日军，乘机撤回其司令部。为迫近日海军陆战队司令部、以作总攻准备，第87师和第88师仍组织突击队向油漆公司，爱国女校方面日军攻击。16日1时许，攻击开始。激战10小时，多次突破日军阵地，第87师突击队一度突至日海军俱乐部。日海军特别陆战队司令官大川内传七急令战车队及第8战队陆战队等增援，方阻止住中国军队的攻势。两师占领五洲公墓、爱国女校及粤东中学等据点。长备川清于16日11时，19时和当夜，三次向海军中央部求援。日海军当即令正在旅顺待机，准备派往青岛的横须贺和吴港的2个特别陆战队约1400人增援上海。

    为在日援军登陆前击歼上海日军，16日晚，中国大本营令第9集团军发起总攻，17日5时，攻击开始。本来计划“遇隙突人，不在攻坚”，但因敌情不明，日军早将所有通路以“坚固障碍物阻塞，并以战车为活动堡垒”，于是“不得不对各点目标实施强攻”。激战终日，击退日军多次反击，但因日军工事坚固，炮兵射击效果很不理想，进展极微，8月18日，蒋介石已接到英、美、法三国政府提出将上海作为中立区，中日双方军队撤出上海的建议，并得知本日将由英国驻日代理大使德斯向日本政府提出，因而，再次令张治中暂停进攻。同时命陈诚去上海视察情况。

    8月19日，日本政府拒绝将上海作为中立区的三国建