淞沪会战从1937年8月13日开始，至12月2日结束，历时三个多月，是八年抗战各个重要战役中历时最长的战役之一。日军在这次会战中，组成上海派遣军，以松井石根大将为司令官。日军在开战前，驻于上海的地面部队，以海军陆战队为主，加上预备役及“上海商团”中的日本兵，共约13000余人，各种火炮30余门，坦克、装甲车40余辆，作战舰只30余艘。在会战过程中，日本先后七次增兵，从日本本土和华北战场抽调九个师团又两个旅团进入淞沪战场，最高兵力达25万余人，坦克和装甲车260余辆，作战舰只130余艘，飞机400余架。
中国军队在开战之初，以张治中的第九集团军为主要作战集团。政府随即向淞沪地区增调大量部队。8月20日，将杭州、嘉兴、吴江、无锡、江阴一线以东的部队和作战地带编成第三战区，直接指挥淞沪会战。战区司令长官部设苏州，冯玉祥为司令长官(不负实际责任)，后由蒋介石自兼；顾祝同为副司令长官，陈诚为前敌总指挥，秉承蒋的旨意，直接指挥全军作战。南京大本营为扩大淞沪战役的规模，实现其预定的战略目标，从全国调集部队进军淞沪，先后调集中央系主力，广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南等地的部队，财政部税警总团、中央军校教导总队，各种特种兵部队，空军部队和海军部队，以及上海市保安部队和警察部队，总计作战部队的主力达75个师又8个旅以及相当于5个师的特种部队，共约70余万人。参战部队组成三个作战集团：左翼集团由陈诚兼总司令，担任上海北郊江湾至罗店地区的作战。中央集团由张治中任总司令，后由朱绍良任总司令，担任上海市区闸北、虹口、杨树浦一带的作战；右翼集团由张发奎任总司令，担任浦东地区及杭州湾北岸的作战。
淞沪会战的历程，大致分为四个阶段。
第一阶段 中国军队进击虹口和杨树浦地区日军根据地(8月13日至22日)
“八一三”战争揭开战幕后，在最初的十天，中国第九集团军主力对上海虹口和杨树浦的日本驻军发动围攻战。旨在歼灭日本驻军，摧毁日军在上海陆上的根据地，为尔后的作战创造有利的条件。进攻战斗在14日正式揭开，张治中以第87师置重点于右翼，向虹口之敌进攻。第36师稍后控置于江湾及新市区。14日中国空军首次出动，袭击日本海军陆战队司令部、汇山码头、公大纱厂和黄浦江中的日军战舰。中国军队连日进攻，略有进展。至19日，第36师在88师和87师的接合部投入战斗，突破日军在虹口的一部分阵地，21日前出击至汇山码头，因攻坚力量不足，火力未能集中，部队缺乏城市巷战的训练，被迫停止进攻。22日，中国军队据守北站、五州公墓、狄家浜、沙泾港、唐山路、引翔港镇一线。
沪战最初十天，中国军队连连发起攻势作战，逐次攻占敌外围各要点，如八字桥，持志大学、沪江大学、日海军俱乐部等处，战局呈现出于我有利的形势。可是，中国军队却未能攻下虹口和杨树浦敌之核心阵地，没有实现摧毁日军陆上根据地的目的。
第二阶段 浏河——吴淞沿江阻击战(8月23日～9月17日)
当中国军队向上海市区日军进击时阳本在国内组成了上海派遣军。8月22日，松井石根到达长江口的马鞍群岛，指挥登陆作战。次日，日军第三师团在吴淞开始登陆，随后与中国军队对峙于南泗塘河。第十一师团在川沙开始登陆，随后攻占罗店。从此，中国军队除了继续围攻虹口、杨浦之敌处，作战重心转移至上海北郊吴淞至浏河的长江沿岸一带，对登陆之敌进行阻击战。
这时，陈诚统率的第十五集团军第十一、第十四、第六十七、第九十八师等部进人淞沪战场的左翼，24日举行全线反击。日军登陆部队在海军的支援下，抢占长江和黄浦江沿岸阵地。中国军队未能粉碎敌军登陆计划，被迫采取守势，全军固守宝山、月浦、刘行、吴淞四要点，形成一个棱形防御地带。其左侧为宝山——吴淞，拒敌第三师团；右侧为月浦——刘行，抗击敌第十一师团；正面为宝山——月浦，控制长江沿岸。中日两军在这里展开了激烈的争夺战。
日军第十一师团在川沙噔陆后，分三路前进：一路指向浏河镇，一路指向罗店，一路指向月浦和宝山。第三师团在吴淞登陆后，一路进攻吴淞镇，一路指向宝山，一路进入军工路，与杨浦之敌打通联系。中国第十五集团军临战仓促，阵地未固，却以高昂的士气与具有优势装备之敌顽强拼搏。全军苦战十余日，伤亡严重。
日军夺占罗店，双方激烈争夺，得失数度易手。8月31日，日军为连接、扩大和巩固两个师团的登陆场，第三师团以一个联队在吴淞镇南侧登陆，9月2日攻占吴淞。4日，突破宝山至北泗塘河一线阵地。6日，日军攻占宝山，并向月浦、杨行进攻。同时，敌第十一师团在9月1日以一个联队在狮子林登陆，一部进占宝山，主力指向月浦。月浦守军两面受敌，于9月10日撤守。至此，中国军队的棱形防御地带终于瓦解，日军两块登陆场已连成一片，登陆场内已集结有两个完整师团以上的陆军兵力，重炮500多门，坦克200余辆。
9月12日，日军第三师团攻占了中国军队防御中枢杨行镇。日军第十一师团主力击退了浏河至罗店公路附近中国军队的多次反击，包围了罗店镇。同时，闸北、江湾方面的日军已攻占了淞沪铁路以东的大部地区，正集中力量进攻闸北。至9月18日，中日两军的交战线集中于北站－江湾－庙行－罗店－浏河口一线。
第三阶段 蕰藻浜到苏州河一带大规模攻防战(9月18日——11月4日)
中国军队自8月下旬至9月中旬进行了沿江阻击战，前仆后继，奋勇抗击，但未能打退敌之进攻，被迫转入防御。这时，日军虽已在上海近郊沿江地带集结了5万兵力，但以这些部队要对中国军队在淞沪地区举行大规模会战，并把攻势指向南京方面，其兵力仍是远远不足的。日本军部在9月中旬以更大的规模增调第二批部队。9月中下旬，重藤支队(相当一个加强旅团)、第九师团、第十三师团、第一○一师团及重炮第五旅团，相继到达上海投入战斗。
在此期间，中国方面也不断增调部队，并于9月21日再次调整部署，企图稳住战局，伺机反攻。第三战区将淞沪前线部队分为三部分：右翼军，总司令张发奎，辖第八、第十集团军，共7个师又4个独立旅，部署于苏州河以南和浦东地区；中央军，总司令朱绍良，辖第九集团军，共6个师、1个独立旅、一个保安总队和一个税警总团，部署于北站、江湾、万桥、罗店一线及其以西地区，主力位于南翔以北；左翼军，总司令陈诚，辖第十五，第十九两个集团军，共23个师和1个独立旅，主力位于嘉定、浏河一线及其以东地区。
9月30日拂晓，蕰藻浜以北日军一路向刘行和广福镇进攻，一路企图强度蕰藻浜，直指大场。10月1日，北路日军突破万桥附近中国守军阵地，迫使守军撤至唐桥、陈行一线。10月7日，南路日军第九师团强渡蕰藻浜，向大场、南翔进攻，企图切断沪宁铁路。日军在蕰藻浜南岸遭到中国军队的顽强阻击，攻势顿挫。中国左翼军和中央军的主力，构成了一个以大场为核心的环形防线，日军则对中国军队形成了由西北而东南的马蹄形包围圈。从10月4日至18日，双方激战15天，中方阵地时而有失，战局每况愈下。10月21日晚，中国中央集团的第二十一集团率以3个师从大场附近向蕰藻浜南岸日军实施主要突击；另以左翼军的3个师在广福镇南侧向东实施突击。此次反击，除广福南侧稍有进展外，其余均未能突破日军阵地，相反却遭受了惨重的伤亡。22日起，日军以3个师团的兵力在海空军的配合下，举行决定性的反攻，在庙行至陈行之间突破中国军队防线，攻势直指大场，并以一部兵力进犯南翔。
10月26日，日军攻占庙行和大场，市区的闸北随之亦相继陷落。中国军队从大场、闸北一线撤退后，27日起，在苏州河南岸的曹家渡北渡苏州河，经江桥、真如、南翔、嘉定、太仓一线，布置新防线。日军从10月31日起在沪杭铁路附近企图强渡苏州河，至11月4日，已有一部日军渡过苏州河向虹桥逼近。
第四阶段 日军在金山卫登陆和中国军队全线西撤(11月5日～—12月2日)
从1937年11月5日开始，日本第十军在杭州湾北岸金山卫一带登陆，中国军队未能阻止敌之进攻。11月8日，南京统帅部下令淞沪前线全线撤退。11月11日深夜，上海市区华界全部沦陷。11月12日，中国左翼军撤至浒浦至嘉定一线以西地区。11月13日，中国右翼军和中央军西撤至乍浦、嘉兴、苏州、福山一线。同日，日军第十六师团和重藤支队在江苏常熟附近的长江白茆口一带登陆。在日军的攻势前面，中国军队不能组织有力的抵抗。日军未遭阻击，轻易地西越乍(浦)——平(湖)——嘉兴、苏(州)——嘉(兴)、吴(县)——福(山)和澄(常熟)——锡(无锡)两条国防线，攻势直指南京。12月2日，江阴要塞陷落。至此，淞沪会战中国军队终于以失败而告终。
