本上形成对峙。第15集团军方面，罗卓英指挥第18军等部队，“以广正面攻击登陆之敌，拟压迫于江岸而歼灭之”。第98师第294旅一部，驱逐少数立足未稳的日军，占领了宝山城；第292旅进至月浦、新镇一带，构筑工事。第11师在罗店以北地区激战。至27日夜，第18军仍在宝山、狮子林炮台、新镇、罗店、曹王庙，浏河镇一线与日军激战。日军第11、第3师团均无进展。28日，日军除第22、第23航空队外，又增加第3航空队，直接支援地面部队作战。第3师团攻占殷行，第11师团攻占罗店。罗卓英组织第98、第11、第67、第14师等部围攻罗店，困苦战数日，伤亡甚众，士兵疲惫，加以适逢大雨，道路泥泞，各部队行动迟缓，协同欠佳，进展不大，第14师第79团第3营一度夫人罗店，但后援无继，在日军反击下，伤亡过半。激战至31日，日第3师团攻占吴淞镇。日军虽然登陆成功，并攻占殷行、罗店、吴淞镇等据点，但在中国军队顽强抗击下，行动困难，伤亡很大，实际上仍处于被分割包围的不利地位，陷于苦战之中。松井石根、长谷川清分别向日本大本营请求增援。日参谋本部及军令部急命天谷支队及佐世保第2、第3特别陆战队赶赴上海。

    9月3日，军增援部队先后到达上海，加强了攻势。9月6日攻占宝山县城，守军第98师第583团1个营，营长姚子青以下官兵全部壮烈牺牲。此时，狮子林炮台已经失守，日军一部进至月浦以东。第18军担任主攻罗店的第14、第11师，虽然勇猛攻击，反复争夺，始终未能攻下罗店。连日苦战，部队伤亡甚众。罗卓英决定暂停攻击，令第14师留一部兵力于原阵地警戒，监视敌人，主力移至北塘口、顾家角、南长沟地区，构筑阵地。中国大本营判断日军“最近若不得逞，势必由国内不断增兵，在沿江沿海继续扩大战斗区域”；中国军队虽英勇奋战，给敌以沉重打击，但在海空军方面处于劣势，且攻击武器，如战车、重炮等，数量远不如日军，特别是在制空权已逐渐为日军掌握之后，军队白昼行动困难，后勤供应尤为困难，许多官兵在第一线苦战，终日难得一餐，弹药亦时常不足，影响战斗，并造成部队更多的伤亡，因而决定逐渐转为守势作战，9月6日，蒋介石下达《第三战区第二期作战指导计划》，规定“如各个围攻之目的不能达到，则依状况逐次于后方占领阵地，采取攻势防御……万不得已时，则退守后方既设阵地，作韧强之抵抗，以待后方部队之到达，再行决战”。

    日军参谋本部派至上海视察的西村敏雄报告；“敌人的抵抗实在顽强，无论是被炮击还是被包围，绝不后退……雁遣军后方接济不上，两个师团陷于严重苦战之中。”9月6日，日军令部向日本天皇报告：“上海陆上战斗，迟迟没有进展，必须增加陆军兵力，”天皇召见参谋总长，决定再向上海增派3个师团。由于动员需时，而上海情况严峻，参谋本部下令先从华北将后备步兵10个大队、炮兵2个中队，工兵2个中队、野战重炮兵1个大队及高射炮1个队，立即航运上海，补充上海派遣军；将台湾守备队紧急扩编为重滕支队（步兵4个大队、山炮兵1个中队为骨干），航送上海，配属给被包围于罗店的第8师团。同时紧急动员，于11日下令派第9、第13、第101师团、野战重炮兵第5旅团、独立野战重炮兵第15联队、独立工乓第12联队及第3飞行团等增援上海，加入上海派遣战斗序列。

    9月7日后，随着增援部队的不断到达，日军开始全面进攻，至11日，市区方面，击退第87师部队，推进至军工路一带，上海以北，突破第98师阵地，占领月浦。此时，中国军队第1军等虽已到达淞沪，加入第15集团军战斗序列，但因第9及第15集团军原来各部队经连日血战，伤亡极大，且原阵地工事已被日火力摧毁，