1932年1月28日23时30分，日本海军上海陆战队在指挥官鲛岛上校指挥下，以20余辆装甲车为前导，在炮兵支援下，向闸北宝山路、虬江路、广东路、宝兴路、横浜路、天通庵路、青云路等各路口中国守军阵地进攻。
防守闸北的中国第19路军第78师第156旅，依照总部23日下达的密令第二项之规定，当即奋起还击，前来接防的宪兵第6团一部亦奋起抵抗，双方展开激烈巷战。
第19路军总部在接到关于日军发动进攻的报告后，蒋光鼐、蔡廷锴、戴戟星夜赶至真如车站，设立临时指挥部，依照原定部署，命令后方部队迅速向上海推进。29日1时，蒋、蔡、戴联名向全国各界发出通电：
“暴日占我东三省，版图变色，国族垂亡，最近更在上海杀人放火，浪人四出，极世界卑劣凶暴之举动，无所不至。而炮舰纷来，陆战队全数登岸，竟于俭（二十八日）夜十二时在上海闸北公然侵我防线，向我挑衅，光鼐等分属军人，惟知正当防卫，捍患守土，是其天职，尺土寸草，不能放弃，为救国保种而抵抗，虽牺牲至一人一弹，绝不退缩，以丧失中华民国军人之人格。此心此志，质天日而昭世界，炎黄祖宗在天之灵，实式凭之。”＇《国闻周报》第9卷第7期，1932年2月22日。＇
上述通电，表明了第19路军对于日军进攻实行坚决自卫的决心。
天亮以后，日军在装甲车的掩护下，连续发起猛攻，日机也由航空母舰起飞，对闸北、南市一带狂轰滥炸，战火迅速漫延。守军第156旅所部，顽强抗击日军的进攻，以集束手榴弹对付日军的装甲车，组织敢死队以潜伏手段炸毁敌装甲车，坚守每一阵地，并在炮火掩护下适时向敌实施反击，打退日军的连续进攻。据日军自供：“战斗极为激烈”，“市街到处起火，火焰漫天，战场极为凄惨。”＇〔日〕参谋部：《满洲事变作战经过概要》第1卷，中华书局，1981年版，第139页。＇在北站及商务印书馆两处起大火后，日军趁机向北站猛攻，守军与日军激战1小时后退出北站。
29日17时，第156旅主力加入战斗，进行反击，夺回北站及天通庵车站，并乘胜追击，一度攻占日军上海陆战队司令部，迫使日军退至北四川路以东、靶子路以南地区。日军首次进攻以失败而告结束。
29日20时，日军通过英、法、美各国领事的斡旋，向第19路军提出停战要求。第19路军明知其为缓兵待援之计，只因本军也需调整部署，遂接受了日方要求，停战3天。
日军进攻闸北失败后，密切注视着事态发展的日本天皇裕仁，一反宫廷常例，未和首相推荐人西园寺商量，就于2月2日任命伏见宫博恭王为海军军令部总长，以便处理有关战事。
1月30日，佐世保第3特别陆战队在上海登陆。2月1日，横须贺第1特别陆战队亦开抵上海。2月2日，日本海军中央部将长江一带原有海军及新增调的舰船编成第3舰队，由海军中将野村吉三郎任司令官，统一指挥进攻上海。与此同时，第19路军也调整了部署，将原驻镇江以东的第60师调至南翔、真如一带，第61师调上海。原驻上海的第78师全部加入前线，增强防御。
2月2日，日本海军中央部批准上海日军“可采取积极行动”。＇〔日〕参谋部：《满洲事变作战经过概要》第1卷，中华书局，1981年版，第140页。＇
2月3日，日军破坏停战协议，再度向闸北发动进攻，同时又以军舰20余艘、飞机10余架轰击吴淞炮台。中国守军在闸北地区击退了日军的新进攻，但伤亡较大，于3日晚调第60师第120旅接替闸北防务，宪兵第6团担任曹家渡、中山路警戒；第156旅撤离闸北，其第5团增援吴淞，第6团撤至金家角地区休整。
2月4日，日军发动第一次总攻，以数千人分3路会攻闸北，数百人攻击八字桥，但在中国守军的顽强抗击下，日军承认“进展不易”，＇〔日〕参谋部：《清洲事变作战经过概要》第1卷，中华书局，1981年版，第140页。＇被迫于午后撤回原进攻出发阵地。同日11时，日军以军舰13艘、飞机24架猛烈轰击吴淞要塞。至13时，要塞炮6门被毁，炮台守备营被迫后撤，日军乘机在吴淞要塞登陆，但旋即被增援吴淞的第156旅击退。
5日，日军再次进攻闸北，守军顽强战斗，阵地失而复得。日“海军陆战队指挥官认为敌人的后方阵地很坚固，若不付出较大牺牲难以攻破，”＇〔日］参谋部：《满洲事变作战经过概要》第1卷，中华书局，1981年版，第140页。＇于16时下令停上攻击，撤回原阵地。至此，日军发动的第一次总攻被粉碎。
日军总指挥盐泽幸一曾扬言上海一旦发生战事，4小时即可了事，但在第19路军的英勇抗击下，狂言化为泡影，盐泽幸一本人因指挥进攻失败，被撤职回国。对此，美国记者埃德加·斯诺曾评论说：
“在现代恐怕没有其他海军司令象盐泽上将（少将）这样在他被免去在上海的高级指挥权以前的几天里接二连三地犯这样多的错误了。这些错误全都由于他最初低估了敌方的士气和力量。他把整个战役建立在一种迷信上，似乎只要一挥动日本国旗就能使中国军队落荒前逃。”
“他在他的最后通碟被全盘接受之后发动战事，首先就违反了国际法。他以租界作为进攻中国人的基地，破坏了租界的传统的地位。他没有预先警告非战斗人员就轰炸一个人口稠密的城市，从而违背了国际惯例。而且他公开对华开战，自然是撕毁了一切国际和平条约。”＇《斯诺在中国》，生活·读书·新知三联书店，1982年版，第32页。＇斯诺的评论，揭露了盐泽的骄傲和狂妄，同时也是对日本帝国主义践踏和平、发动侵略战争罪恶行径的谴责。
（二）日军进攻吴淞，又遭失败
盐泽幸一撤职回国以后，日军第3舰队司令官野村吉三郎中将接任上海日军总指挥，并调植松炼磨少将为海军陆战队指挥官。同时，日本陆军中央部调派陆军第9师和混成第24旅增援上海作战。
早在日本人制造上海紧张局势之时，日本陆军中央部即已考虑向上海增派陆军，但遭日本海军拒绝。战争爆发以后，日本海军陆战队在中国第19路军的顽强抵抗下，进攻屡遭失败，不得不向陆军求援。
1月31日，日本海相提出要求：“上海附近情况不容乐观，必要时希望陆军增援。”＇〔日〕防卫厅防卫研究所战史室：《大本营陆军部》（1），朝云新闻社，1967年版，第329页。＇
2月1日，日本陆军省予以承诺。2月2日，日本参谋部与军令部就上海方面指挥陆海军协同作战问题达成协议：“帝国陆海军在上海方面互相协作”，“必要时则击破当面之中国军。”＇〔日〕防卫厅防卫研究所战史室：《大本营陆军部》〈1〉，朝云新闻社，1967年版，第329页。＇
同时命令第9师紧急动员，第12师临时组成混成旅。
2月5日，日本陆军中央部发令派遣第9师、上海派遣混成旅等，由第9师师长植田谦吉中将负责指挥。鉴于上海方面告急，决定先派遣混成旅从佐世保搭乘日本海军第2舰队所属舰艇，到上海加入第3舰队序列。同时，日本海军也增派横须贺第2特别陆战队赴援上海。
野村吉三郎接任上海日军总指挥以后，决定改变进攻闸北的计划，以主力会攻吴淞，同时以一部兵力进攻江湾，企图从守军左翼突破。于是命令由日本国内启航增援上海的混成第24旅（即上海派遣混成旅）驶向吴淞口，准备攻击吴淤炮台，令新任上海陆战队指挥官植松少将指挥所部进攻吴淞，掩护混成第24旅登陆。
针对日军企图，第19路军亦相应调整部署，加强了左翼防守兵力。其具体部署是：第78师第156旅以第4、第5团坚牙吴淞、室山，第6团担负大场至真如车站一线的警戒；第155旅以第1、第2团集结真如附近，第3团担负北新径至真如车站一线的警戒。第61师第121、第122旅由南翔分别推进至大场、刘家行地区。第121旅以第1团担任江湾的警戒；第122旅以第4团至罗店担任例河、川沙方面的警戒；第60师守备闸北至江湾一线。第88师独立旅及宪兵第6团担任南市、龙华、虹桥、北新泾一线守备。
吴淞是上海的门户，增援的日军欲顺利在长江口登陆进入上海，必须首先攻击压制或占领吴淞要塞地区。
增援上海的日军混成第24旅，于2月6日在佐世保集中启航，驶向吴淞口。为掩护该部登陆，上海陆战队在植松少将指挥下，从7日7时50分开始，集中全力进攻吴淞，日军先以飞机10架，沿淞沪铁路线轰炸中国守军阵地，继以陆战队分由黄浦江、军工路水陆两路，至张华浜会合，于10时猛攻吴淤地区中国守军第156旅第4团阵地。同时集中军舰24艘、火炮30余门、飞机20余架，对蕴藻浜车站、吴淞镇、狮子林炮台实施轰击，配合地面进攻。守军浴血抗击，战至12时，将日军击退。
日军混成第24旅于7日14时许抵达吴淞，并在上海陆战队掩护下在吴淞铁路码头强行登陆。第19路军曾对登陆之敌实施炮火袭击，但效果不大。
至18时，日军登陆完毕，在徐家宅附近集结，作进攻吴淞炮台的准备。
8日拂晓，日军混成第24旅分3路向张华浜、蕴藻浜、吴淞镇进攻。日海军司令部发言人于10时向美驻沪记者扬言：日军决在午前占领吴淞。至傍晚，日军攻击达10余次，均遭失败。23时许，日军向引翔港、杨树浦、狄思威路退却。日军在进攻吴淞的同时，以一部兵力在纪家桥偷渡，企图袭击守军后路，被守军发觉击退。
另以一部兵力向八字桥、江湾进攻，企图攻占江湾、大场，截断守军吴淞与闸北之间的联系，阴谋亦未得逞。
10日，中国守军第122旅第6团由刘家行进至杨家行，防守胡家庄沿蕴藻浜北岸至吴淞之线。请缨赴援的张治中第5军第87师第261旅于12日由南翔进至嘉定，并派1个团接替罗店第122旅第4团之防务。
11日，野村对西方记者宣称：“日军