上海位于沪杭三角地区东沿，是中国的经济重心，军事大港，又是南京的门户，战略地位极为重要。七七事变后，日本决定向上海增派军队，“使其成为作战基地”，以作好下一步向华东地区进攻的准备。中国政府为防患于未然和配合华北地区的作战，牵制、分散日军的兵力，争取战争主动权，以利于长期抗战，决定开辟华东的“第二战场”，派军扫荡上海日军及其在长江的舰艇，因而引起了淞沪会战。此次会战，历时三月，激烈空前，对中日战争的发展影响至巨。
早在七七事变之前，1936年11月，日军参谋本部拟定的1937年“对华作战计划”中的“用兵纲要”，就对华东方面的作战作出了相当详细的计划。预定以海军确保上海，作为用兵时的作战基地，以第4军（3个师团）占领上海附近地区，以第10军（2个师团）从杭州湾登陆，从太湖南面前进。两军策应，向南京作战，以占领和确保上海、杭州、南京三角地带。七七事变后，日本基本依着上述纲领，在1937年7月11日的五相会议上决定，向华北增派陆军，令海军“作全面战争准备”。12日，军令部向下传达作战方案：令海军“确保上海及青岛，使其成为作战基地”，“调遣确保上海所必要的海军、陆军部队，并主要以海军航空兵扫荡华中敌空军力量”，“封锁扬子江下游，浙江沿岸……”。
国民政府为准备对日作战，1936年2月即在京沪区成立了作战秘密指挥部，以张治中为军事长官，负贡京沪地区的备战工作，1937年国防作战计划中的作战指导要领规定，“长江下游地区之国军，于开战之初，应先用全力占领上海，无论如何必须扑灭在上海之敌军，以为全部作战之核心。尔后直接沿江、海岸阻止敌之上陆，并对登陆成功之敌，决行攻击而歼灭之。不得已时，逐次后退占领预设阵地。最后须确保乍浦——嘉兴——无锡——江阴之线，以巩卫首都。对杭州湾、江阴之江面，实行封锁，阻绝敌舰之侵入”。根据国防作战计划，7月30日军事委员会会议决定贡成各有关单位，作出具体作战计划。8月7日，国民政府召开最高国防会议，军事委员会军政部长何应钦作“七七事变以来中央之军事准备”的报告，说明现在“准备全部动员，整个抗战”，“将一切军事准备，均由平时状态转移力战时状态”。与此同时，行政院召开第324次会议，通过了军事委员会为“保国防物资而作长期抗战军需供给之准备”而提出的“上海各工厂迁移内地”的方案。
国民政府军事委员会的国防作战计划和京沪警备司令部的作战指导方针，都是“先发制敌”，企图一举攻歼上海日军。因而，张治中将当时京沪地区的第87、第88师，分别集中于常熟、苏州和江阴、无锡的公路、铁路附近，并作好汽车、火车运输的计划和准备。同时，令独立第2旅的1个团化装为上海保安团，进驻虹口、龙华机场，令另1个团化装为宪兵，开驻松江。
7月下旬，日海军第3舰队所属特别陆战队共4个大队，分驻于江湾、杨树浦等地，连同舰上陆战队，日军总计在沪兵力约4000余人，另外还有组织健全的在乡军人约3600人和由日本青壮年侨民组成的义勇队约3500人，配属有轻装甲车和坦克各20余辆、高射炮8门、各种口径的大炮30余门。虹桥司令部、杨树辅、小沙渡两纱厂及军营等处，均筑有防御工事。8月8日，日第3舰队司令官长谷川清进行新的兵力部署，将分散的兵力相对集中于日租界和军营，以及有防御设施的东、西两纱厂中。
8月9日，日海军特别陆战队沪西第1中队长大山勇夫中尉和斋藤与藏一等兵，驾汽车至虹桥机场，强行通过警戒线，至机场内侦察。门卫制止丁听，哨兵开枪将二人打死。长谷川情立即命集结于佐世保之第8战队、第1水雷队和佐世保第1特别陆战队、吴港第2特别陆战队向上海前进，8月11日，到达上海。日海军考虑到中国军队已有准备，必须有陆军参加才能发动进攻，于是，一面和中国方面谈判，争取时间；一面要求陆军出兵。8月12日夜，日本首、陆、海、外四相会议决定向上海派遣陆军。
中国军事委员会于8月11日“决心围攻上海”，令“张治中率帧第87，88两师，于今晚向预定之围攻线挺进，准备对淞沪围攻”，令海军部按预定计划，立即撤除长江灯塔，航标及封锁江阴长江，11日晚，各部队乘火车、汽车开始向上海输送。张治中的兵力部署主要为：“置重点于江湾、彭浦附近，准备对敌猛施攻击”，令上海的地方部队，主力固守真如、闸北、江湾市中心区及吴淞各要点，掩护军队前进。令第87师先展开于大场、江湾以北地区，再推进至江湾市中心区，准备攻击；令第88师先展开于真如、大场之线，再推进至闸北，江湾，准备反击；令炮兵第8团10团的1个营，在真如、大场占领阵地；令独立第2旅及第56师分别在南翔、大仓、直塘待命。12日晚，各部队均按命令到达指定位置，并展开占领了进攻出发阵地。张治中从战术要求出发，企图掌握先制之利，在日军未准备充分前，出其不意，攻其无备，于12日中午致电蒋介石、何应钦，说“本部队在本日黄昏前可输送展开完毕，可否于明（无）日（即13日）拂晓前开始攻击……”蒋介石从政略需要出发，认为英、美、法、德、意各国代表参加的停战共同委员会当时正在汗会，为避免在宣传上造成不利的国际影响，复电张治中：“希侯命令，并须避免小部队之冲突为要。”海军部长陈绍宽亦按照命令于12日封锁了长江航道。至此，中日双方在上海的作战已是箭在弦上，一触即8月13日16时50分，防守八字桥一带的日海军特别陆战队第3大队，向刚刚推进至附近的中国第88师部队进行火力急袭。第88师当即还击，淞沪会战的战幕由是揭开。
淞沪会战开始时，参加作战的日军是海军第3舰队，司令官为长谷川清中将，旗舰为“出云”号。指挥的部队有：第10战队（2艘巡洋舰、3艘驱逐舰）、第11战队（1艘驱逐舰、1艘敷设舰、7艘炮艇，均为适应长江作战的浅水舰艇）、第5水雷队（1艘巡洋舰。5艘驱逐舰），第8战队（1艘轻巡洋舰、3艘驱逐舰）、第1水雷战队（1艘轻巡洋舰、6艘驱逐舰）、上海特别陆战队（5个大队，另配属佐世保第1和吴港第2特别陆战队，每队540人，编制有步兵中队及工兵、通信、机枪小队，还配属有轻型坦克、轻装甲车、山炮、野炮和高射炮）、海军航空兵第1联合航空队（战斗机14架，攻击机38架）、第1航空战队（战斗机21架、轰炸机12架、攻击机29架）、第2航空战队（战斗机12架、轰炸机12架、攻击机18架）。总计兵力约1万余人，作战军舰约30艘，作战飞机100余架。
淞沪会战开始时，参加作战的中国军队主要是第9集团军（8月12日，京沪警备司令部撤销，所属部队改编为第9集团军，仍由张治中任总司令），辖第87、第88、第56师、独立第2旅、第57师第169旅、上海保安总团、上海警察总队、炮兵第3、第8、第10团。第87、第88师原为德国顾问训练之教导1师2个旅，1936年改编为调整师，武器装备齐全，官兵素质良好。师辖步兵2个旅、每旅步兵2个团，直属分队有骑兵连、炮兵营、工兵营、通信兵营，辎重兵营、卫生队、特务连，全师10923人，步骑枪3800支，轻重机枪328挺，各式火炮与迫击炮46门，掷弹筒243具，第88师还有战车防御炮1个连（6门）。第56师为整理师，编制单位与调整师基本相同，唯人员装备稍少。全师8170人。总计兵力陆军约5万人。在成立第9集团军的同时，8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议，蒋介石下令第9集团军再次发动进攻，并任命陈诚为第3战区前敌总指挥。17时左右，第87师一部突人至杨树浦租界至岳州路附近。张治中决心利用这一有利态势，扩张战果，将主攻方向由日海军陆战队司令部转向日军阵地纵深内之汇山码头，实施中央突破，切断日军左右翼之联络，尔后再向东、西压迫，一举歼灭敌人。
此时，第36师己由西安到达上海，控制于吴家宅地区。张治中遂将新到的第98师第292旅配属给第36师，令其当夜加入战斗，向汇山码头进攻。同时，将第98师第294旅及由南京刚到的装甲团2个战斗连、1个战防炮连配属第87师，令其向沪江大学、公大纱厂攻击，第36师师长宋希濂指挥该师，由北丰路、公平路向汇山码头攻击前进。20日至22日，双方逐室争夺，伤亡均极惨重。第36师一度攻至汇山码头，但因日军陆上、舰上炮火猛烈，日军占据的钢筋水泥楼房，一时难以突破，无法巩固既占领地区，而且缺乏后续部队，被迫退回百老汇路北侧，官兵伤亡2000余人，协助进攻的两个战车连亦全被击毁。
国民政府最高军事当局虽然早就制定了扫荡上海日军的作战计划，并下达了令第9集团军进攻上海日军的命令，但最高决策者们对上海作战仍存有一定程度的疑虑，特别对双方军队战斗力的实际情况、战争必需的规模、发展趋势及在抗战中的地位作用等，并未考虑成熟，因而，当精锐的第87、第88师攻势进展甚微时，迅速扫荡上海日军的决心又有所犹豫，几次下令暂停进攻，陈诚于20日由上海视察返回南京后，蒋介石征求他的看法。陈诚认为：“敌对南口在所必攻，同时并为我所必守，是则华北战事扩大已无可避免。敌如在华北得势，必将利用其快速装备，沿平汉路南下，直赴武汉，于我不利，不如扩大沪战事以牵制之”。蒋介石本来就侧重于在上海进行战争，以争取在华东地区有密切利益关系的西方国家的同情与支持，立即接受陈诚“若打须向上海增兵”的建议，重新部署兵力，并于8月20日正式公布成立大本营和将全国划分为5个战区的训令，以及《国军战争指导方案》同时以大本营令字第4号训令颁发《第三战区作战指寻计划》，指令第三战区“以扫荡上海敌军根据地，并粉碎在沿海登陆取包围行动之敌，以达成巩固首都及经济策源地（上海），为作战指导之基本原则”。
8月22日，日上海派遣军司令官松井石根及所属各部队到达马鞍群岛。23日，日军第11师团及第3师团，分别由川沙口及吴淞镇、张华浜强行登陆。川沙口仅有第56师1个连，吴淞镇及张华浜仅有保安总团及市警察总队的部分兵力，虽然进行了英勇的抗击，但无力阻止日军登陆。午后，日军占领川沙镇及吴淞江岸至铁路间的滩头阵地。
此时，第18军已先后到达大场，常熟及苏、锡地区，第56师及教导总队第2团亦已抵沪。第51，第6师则正向苏州、上海输送中。上述各部队均归张治中指挥。此后，中国军队的主要任务，已由围攻上海日海军陆战队转为抗击日上海派遣军登陆的作战。
张治中得悉日军登陆情况后，当即与陈诚联系，对日海军陆战队方面暂取守势，迅速调动部队反击登陆日军，并将自己的处置电报蒋介石。陈诚虽然同意了张治中的部署，但认为用于抗登陆的兵力太少，也致电蒋介石，提出自己的部署方案，并建议由他指挥抗登陆作战。蒋介石同意他的意见，将第18军等用于长江南岸的部队编组为第15集团军，任命陈诚为总司令，与张治中第9集团军分区各自指挥，张治中主要负责市区正面的守势作战，陈诚负贡抗登陆的作战。
24日，第9集团军方面激战终日，当晚将突人杨树浦方面进行巷战的部队撤出，沿租界路口改为防御。以后相当一段时间，没有大规模的战斗，基本上形成对峙。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，所以第三战区决定令部队稍为后撤，至预备阵地组织防御。11日晚下令：“为整理淞沪嘉浏一带阵地，节约兵力，以达韧强抗战之目的，着第9、第15集团军立即转移。”第9集团军迟至苏州河左岸范家宅至嘉定南端之线，第15集团军退至嘉定、周家园、浏河至长江南岸之线。此后，日军的主攻方向又转移至第15集团军方面。中国军队的作战，也开始由攻势防御转变为阵地防御。
随着日军增援部队的不断到达，日军的攻势不断增强，但在第15集团军英勇顽强的抗击下，至9月21日，日军未能前进一步。第15集团军伤亡亦极大。如胡宗南的第1军（第1、第78帅）已减员80％左右，激战至9月30日，日军第11师团由罗店向西、向南推进约3公里。第3师团迸出至顾家镇附近。据日军发表的缩小了的损失数字，仅此两个师团即伤亡10988人。
10月1日，日军第101、第9、第13师团先后到达上海，陆续投入战斗。松井石根鉴于淞沪战场全线呈胶着状态，决定缩小包围圈，集中兵力，实施中间突破，以罗店、大场公路为轴线进攻大场。
10月5日开始，日第9、第3师团，集中兵力、火力，向蕴藻浜地区进攻。8日，第9师团突破北岸阵地，强渡蕴藻浜，占领黑大黄宅附近约1公里的滩头阵地。但在中国军队的顽强抗击下，日军进展极为困难，只能用对壕作业方法，一米一米地推进。松井石根又将第13师团一部投入战斗，战斗更为激烈。至18日，日第9师团推进至蕴藻浜南5公里处，若现在的阵地再被突破，日军即可直趋大场，有切断中国军队后路的危险。第三战区与副参谋总长白崇禧研究后，决心以新投入战场的桂系第48军为主力，对蕴藻浜南岸日军实施反击。
10月21日19时。全线炮兵集中火力，实施破坏射击；20时，各路反击部队开始进攻。但反击主力第48军的主要反突击方向，选在日军主力第13、第9师团主攻方向的主要进攻地段——陈行、顿悟寺、桃园浜一线上，日军的兵力、火力特别集中，中国军队有限的炮兵，根本无力制压日军各炮兵阵地及火力点。全凭血肉之躯，在暴露的阵地之外向敌冲锋，官兵虽极勇敢，但也无法突破敌人的阵地，在猛烈的敌火下，不到1小时，即伤亡过半，攻击顿挫。其他次要方向的反击部队，因缺乏必要的火力支援，亦均未能完成攻击任务。激战至22日凌晨2时许，日军开始反击，出击部队被迫后退。24、25日，日军在航空兵支援及坦克引导下猛攻中国军队阵地。26日大场镇失守。防守该地的第18师师长朱耀华羞愤自杀。大场镇的失守，严重威胁着中国军队的侧背，第三战区决心放弃北站至江湾的阵地，向苏州河南岸转移。第38师第524团中校团附谢晋元率1个营据守四行仓库，掩护部队转移。以后，在与本军完全隔绝的情况下，孤军奋战至30日，方在英军劝导下退入租界。
当日军攻占大场镇时，中国军队逐次投入淞沪战场的部队，已达70个师又7个旅，大本营已无可以立即调至淞沪的部队。长江南岸守备区和杭州湾北岸守备区防备日军登陆的主要侧方保障部队，也因上海战局紧张，先后调至上海，因而，大本营主管作战的高级将领及前线高级指挥官如陈诚、顾祝同等，都建议按照持久消耗战的战略方付，迅速将上海的主力部队有计划地逐步撤至吴福、锡澄两条国防工事线上进行整补，最初已获最高统帅蒋介石的同意，并开始实施，但至10月底时，蒋介石突然改变决心，从政略角度出发，命第三战区的部队继续在上海与日军主力进行阵地消耗战。于是，中国军队在处于强弩之未的情况下，继续与新增加的10余万日军作更艰苦的战斗。
11月4日夜，日军新增援的第10军（司令官柳川平助中将，辖第6、第16、第18、第114师团）在第4舰队护卫下，乘约百艘舰船进入杭州湾，5日拂晓，其第18师团和第6师团分别由金山卫以东、以西登陆。此时，金卫左右几十公里的正面上，仅有第63师一部兵力和地方武装警戒，无力阻止日军登陆。日军为统一指挥，于7日临时组成华中方面军，松井石根任司令官，指挥第10军和上海派遣军。8日，日第10军主力开始渡过黄浦江，上海派遣军为支援第10军作战，亦分别向当面中国军队发动进攻。当晚，中国大本营发现，淞沪战场的中国军队已处于即将被日军包围的危险境地。蒋介石急忙下令由上海撤退。由于撤退的时机过晚，命令下达的手段又极落后，命令到达各集团军时，己是11月9日，右翼第8、第10集团军和中央第9、第21集团军部队已陷于极乱状态，各级司令部很难掌握其部队了。有的部队并未接到撤退命令，只是看到友军撤退也随之撤退。左翼第19、第15集团军受到的压力较小，仍暂时固守原阵地掩护右翼、中央作战军撤退。
11月10日，左翼军方逐次掩护撤退至吴福线阵地，11月12日，日军占领上海，中国军队全部撤离淞沪地区。淞沪会战结束。
日军占领上海后，第10军乘胜由太湖以南向南京方向追击，日华中方面军亦认为“向南京实施追击为有利”。日本大本营遂“废止以往之作战地域（限制）在苏、嘉线以东之指示”，于11月24日御前会议决定，“攻击南京及其他地区”。
12月1日，日本大本营正式下达“华中方面军司令官须与海军协同攻占敌国首都南京”的命令。此时，日上海派遣军已攻占无锡及江阴要塞，第10军已攻占吴兴，正分3路向南京攻击前进中，12月6日，日军进出至龙潭，汤山、淳化、袜陵关、宣城之线，南京处于3面包围之中，7日，日军向南京外围主阵地发动总攻，战斗至12月10日，日军进至城垣。
12日，雨花台失守，全城动摇，各要点相继失守。日军由光华门、中华门突人城内。蒋介石下令守军撤出南京。
13日，日军占领南京，随即制造了长达6个星期的惨绝人寰的血腥大屠杀，据战后远东国际法庭最慎重、最保守的统计，日本侵略军在南京屠杀30万人以上。
淞沪会战开始时，双方兵力都不甚多。但为了达到各自的战略目的，双方都一再增加兵力，日军先后投入20余万，中国军队投入70余万，致作战规模不断扩大，发展为一场历时三月、激烈空前的大会战。
淞沪会战使日本陆海军遭到从卢沟桥事变以来从未受到过的打击和损失，获得全中国各界民众和各党派的热烈拥护和支援，使中国达到空前的团结，振奋了中华民族争取独立，反抗侵略的伟大精神，扩大了中国抗战的国际影响，给国内外持“三月灭亡中国”和“抗战必亡”观点的人以沉重的打击。同时，为沿海工业内迁、保存经济实力赢得了时间。
淞沪战场的开辟，迫使日军不得不向其本来并不愿意使用陆军的战略方向上增派陆军。随着战况的发展，其陆军兵力不断增加，并将主战场由华北转向华东，这不仅分散了日军的兵力，使其不能集中使用于地形开阔、利于机械化部队作战的华北战场，而且粉碎了日军速战速决、以局部战争侵占华北，迫使中国政府屈服的战略企图，从而陷于中国全面、持久抗战的泥潭之中，不得不按中国的战略方针进行作战。从这个意义上说，虽然日本是进攻的一方，但在战略上却处于被动地位。因而，淞沪会战的结果，在战役上，中国军队是失败者；但在战略上，中国军队则是胜利者。
国民政府统帅部的“最高战略指导方针”是“持久消耗战”。
陈诚在1946年曾阐明策定这一战略方针的主要理由。他说：“我以军备不足，对有多年准备，而挟有现代化陆海空之敌，为求粉碎其速战速决之计划，以避免为其不断之攻击所歼灭，乃策定持久消耗之最高战略。一面不断消耗敌人，一面扩散战场，分化敌之优势。”这一战略指导方针，从战争全局看是正确的，是符合中国实际的。但在如何达到这一战略要求的问题上，则有不同的作战指寻。
淞沪会战，采取的是专守防御，实质上是消耗防御，蒋介石曾说过：“在湘北战争（指第一次长沙会战）以前，我们的战略战术是取守势的”，“处处只是消极防御，陷于被动”。淞沪会战中消极防御的表现，主要有三。
首先，是死守阵地，硬拼消耗。宝山、罗店、大场、蕴藻浜、苏州河等各次战斗，都是在无险可守的固定战线上，同敌人进行阵地抗击战。日军陆海空火力远远超过中国军队，在阵地对抗中，中国军队多处于被动挨打的地位，所以伤亡极大，李宗仁说：我军“人数既多，又无险可守，敌陆海空三军的火力可尽量发挥，我军等于陷入一座大铁炉，任其焦炼……所以淞沪之战，简直是以我们血肉之躯来填敌人的火海，每小时的死亡，辄以干计”。当时的第88师师长孙元良认为，淞沪会战是“以自己的消耗来换取敌军的消耗”。
其次，是兵力分散，专守一线。只要一处被敌击破，就造成全线崩溃。通过实践，蒋介石也认识到这一点。1938年，他在第二次南岳会议上说：“一线式阵地之不能改正，乃我们官长指挥能力缺乏，而为我军自抗战以来战术上失败最大的一个耻辱。”
再次，是强调正面，忽视翼侧。淞沪会战中，随着正面战线的吃紧，蒋介石置翼侧于不顾，将防止日军登陆的部队调至正面加强防御，以致日第10军如人无人之境，使淞沪战场正面的军队陷于腹背受敌的危境。蒋介石也认为这是抗战以来最大的挫失，他说，“上海开战以来，我忠勇战士在淞沪阵地正与敌人以绝大打击的时候，敌人以计不得逞，遂乘机在杭州湾金山卫登陆，这是由于我们对侧背的疏忽，且大轻视敌军，所以将该方面布防部队，全面抽调到正面来，以致整个计划受了打击，国家受了很大损失，这是我统帅应负最大的贡任，实在对不起国家”。此外，国民政府最高决策者们片面强调政略，希冀国际干预，也是贻误战机和使撤退成为溃败的主要原因之一。