黄浦江左岸狭窄地带。

    但是，要想将日军彻底消灭也不是一件容易的事，因为参战的中国军队虽然都是德式军械，堪称中国第一流的军队，但因为严重缺乏重武器，因而日军得以负隅顽抗，等待后援。19日，与87师、88师渊源颇深的第36师（这三个师均由中央军校的教导总队扩编而来，长官为张治中）从西安被急调而来，并立刻投入左翼战斗。21日，中国军队攻入汇山码头，严重威胁到正在死守的日本海军陆战队。

    尽管日军在战斗中损失严重，但中国军队的损失更大，最终未能彻底拔掉日军的据点、全歼在沪日军，而在23日，日本援军已经在松并石根的率领下，分别于吴淞口、川沙等地登陆，迫使中国军队将兵力北移，以堵截增援的日军。由此，虹口、杨浦之围便在无形中被化解。

    蒋介石令中国军队在上海进攻日军，其中的一个战略意图便是希望英美等国卷入战争，但由于这些列强都处于观望态度，而日军对此也十分谨慎，尽管其一度误伤了美国的一艘巡逻艇，但随后便迅速赔偿了事。因此，蒋介石的意图并没有实现。

    但是，这并不代表公共租界就绝对安全。就在中国军队与日军激战之时，日军飞机在南京路“大世界游乐场”扔下了一枚大炸弹，当场炸死了1000多人，伤者更是不计其数。“大世界”位于公共租界与虹口区的边缘地带，原本是人来人往的繁华中心，这下立刻变成了人间地狱。据当事人回忆，周边楼宇都被爆炸声震得摇晃了起来，很多人被震晕，过了好几分钟才清醒过来；等到睁眼一看，周围全是飞沙走雾，街上的人群惊慌得四处逃散，而炸弹爆炸的中心，更是被炸得面目全非，到处都是死尸和断手残臂，极其可怖。过了几十分钟后，前来寻找亲人的人哭声震天，而一排排完整或者不完整的尸体，还在地上淌着血，构成了公共租界当年最恐怖的画面。几天后，南京路先施公司门前也同样被炸，死伤人数也很多。

    在日军登陆以后，双方在狮子林、月浦、新镇、罗店至浏河口一线（今宝山区一带，战线从闸北、杨浦扩散到上海郊区）形成对峙，在此期间，双方的后援部队源源不断地开来，中国军队这边有罗卓英的第15集团军、薛岳的第19集团军、上官云相的第11军团，张钫的第12军团，这四个部队与江防军组成左翼军，由陈诚担任总指挥；中路军方面，除了之前的87师（师长王敬久）、88师（师长孙元良）、36师（师长宋希濂，以上三人均为黄埔一期生，此阶段番号均上升为军），另外又开来了桂系的廖磊第21集团军、胡宗南的第17军团（此时中路军总指挥由朱绍良替换了张治中）；右翼军的压力稍小，除了桂永清的中央军校教导总队较有战斗力外，其余大都为暂编或杂牌部队。

    在这一阶段，双方投入的兵力远远超过前期，战斗也比前一阶段更加激烈。正可谓“一寸山河一寸血”，国运相搏，寸土必争。守备宝山的第18军姚子青营，全营600余官兵在9月7日的战斗中全部殉国，秦庆武团在9月18日的战斗中全团殉难，其他参战部队的伤亡也大都接近一半，很多补充上来的新兵，官长甚至连他们叫什么都不知道，便在当晚的夜袭中为国捐躯（大部分中国军队的武器远不如日军，只能利用夜间和对地形的熟悉将白天失去的阵地夺回来），而正是这些无名英雄，用他们的血肉之躯铸造了中国的钢铁长城。

    日军这边的消耗也很大，只好由国内继续增派第9师团、第13师团、第101师团及特种兵一部的重藤支队（台湾旅）前来参战，双方随后在罗店、蕴藻洪、大场镇等地展开激战，反复争夺。战斗进行到10月26日，大场镇被日军所夺，苏州河北岸的中路军腹背受敌，只得向上海北站与江湾间的阵地转移，这时的战斗已经开始向上海外围转移了。