5月10日，陈毅、粟裕、谭震林、张震4人署名发布了《淞沪战役作战命令》。
《作战命令》分析了当面敌人的主要情况，指明了第三野战军各兵团的具体任务，特别对直接参加上海战役的第9、第10兵团的作战任务作了详细的布置：
……决以9、10兵团并26军首先包围上海，截断敌之一切逃路，封闭上海物资之窃运，进而全歼该敌或迫敌投降，求得和平解放上海，待命进入上海市区。兹将各部任务区分如下：
第一、10兵团（欠31军）并指挥26、33军，附特纵炮5团、炮6团并工兵1个营，应首先以主力攻占吴淞、宝山，封锁黄浦江口，阻截敌之出口船只运输，其余应分割歼灭昆山、安亭镇、太仓、嘉定地区之敌，而后即控制该带阵地，待命由上海西北地区协同9兵团会攻上海……
第二、9兵团（欠33军）并指挥31军附炮4团，应首先以一部攻占平湖，金山卫、奉贤、南汇、川沙沿线阵地，断敌由沪向东南逃窜之退路，并割歼嘉善地区之敌，其余主力视机控制青浦、松江（均不含）以西地区，而后待命由东、南、西三面协同10兵团会攻上海……
第三、作战分界线：苏州河，即吴淞江（不含）以南及浦东属9兵团，苏州河（含）以北及闸北吴淞属10兵团。
《作战命令》还明确了各军在完成占领上海后的警备任务分工。
三野发布的作战命令似无数支火炬传向严阵以待的战斗部队，把广大指战员高涨的战斗火焰烧得更旺。各军指战员克服连日阴雨、道路泥泞、时间紧迫等困难，按照《战斗命令》要求，迅速进至战斗出发地待命。
5月23日晚，三野首长决定，从四面八方对负隅顽抗的上海守军发起总攻。
西线兵团。总攻上海的命令一经发出，所属各部即开始对所处敌军发起猛烈进攻。一时间，枪炮声大作，震耳欲聋。5月21日7时30分，为了保住失去月浦街后，屏障吴淞和宝山的最后一个支撑点，位于月浦镇东南的25.32高地，汤恩伯命所部兵分3路，在飞机、坦克的掩护下向月浦镇东南的27.1高地发起反攻。阵地在敌强大攻击之下失守。同日，担负主攻25.32高地任务的第253团在牺牲69名战士后，向前艰难前进1公里。5月22日，第253团完成迫近作业，将战壕挖至距25.32高地200-300米处。5月23日清晨8时，敌人向第253团阵地实施陆、舰、空全方位炮击，第253团伤亡惨重。5月22日，苏州第三野战军司令部。粟裕、张震接到情报：汤恩伯和陈大庆已将指挥所移至吴淞口外军舰上，苏州河以南敌人正渡河北去，向吴淞收缩。根据以上情况，粟裕、张震断定敌人将撤出上海，于是命令：全线所有部队于当晚发起攻击，第一步和第二步攻击计划，同时进行。
浦东战场。5月23日，位于第31军右翼的谢振华第30军重炮团赶至黄家湾以西地区，对高桥以东海面之敌舰猛烈轰击，击中7艘，其余敌舰逃遁，这样第30军控制了东翼的海面。5月24日，刘飞第20军主力占领浦东市区，之后集结于高昌庙渡口，准备西渡浦江，攻占上海南市。5月24日夜，第30军第88师突入高桥镇东前沿。5月25日晚18时30分，第31军从正南方向向高桥发起攻击，一时间，万炮齐发，火光飞腾，烟柱冲天。跟着，小包炸药不断在敌堡前连续爆炸，响声此起彼伏。突击队员们立即穿越层层敌堡——有的战士不管侧翼和背后敌堡敌人的火力怎样射击，干脆从堡群的隙间向前冲。有些敌堡来不及解决，就留下一部分兵力予以监守，大部队则继续攻击前进。与此同时，第30军正奉命由高桥镇东向西钳形配合。战至午夜，第30军攻占承园敌第12军军部。浦东守敌全线崩溃，纷纷向三岔港、德士古码头、吴凇口外边逃窜。
西线战场。5月22日，第33军奉命率第97、第98师、军山炮营配合第28军共同担任攻歼杨行守敌的任务。很快，97、98师进入指定阵地，并于24日向杨行镇外围阵地发起攻击，并突破敌阵地。5月23日，第28军也向杨行外围张宅发起攻击。经过几天激战，5月26日凌晨，杨行一带残敌向吴淞收缩。第28军的第83师沿蕴澡浜北岸向东攻击前进。第84师沿杨行至吴淞的公路追击。5月26日上午9时，张克侠、韩念龙率领的第33军与第28军会合吴淞。5月25日夜，胡炳云的第29军及第33军第99师开始全面出击。各种火炮齐声吼叫，巨大的轰鸣震耳欲聋。第29军的出击线距宝山县城仅5公里，距吴凇口不到10公里。出击令一下，人人奋勇当先，潮水般向宝山、吴淞门方向席卷而去。26日拂晓，第85师胜利占领宝山县城，俘敌7000余人，并缴获江面敌舰一艘。与此同时，第86师一部和第85师第253团全部，在拔掉前进通道口敌堡以后，迅速以摧枯拉朽之势，直插吴淞镇。守敌一触即溃，吴淞镇被攻克。
浦东、西线战斗正激烈进行之时，策应西线主力作战的第26军一刻也未空闲；自5月18日起，该军对困守刘行以南至南翔以东一线的敌阵地开展了“剥竹笋、削萝卜”式的攻击。
上海外围战役即将结束之际，准备参加上海市区作战的人民解放军第20、23、27军也已分别进入攻击位置。