日本帝国主义在制造卢沟桥事变，侵占平、津的同时，也在积极准备对上海发动大规模进攻，伺机把战争由华北扩展到华中。

１９３７年７月１１日，在日本内阁五相会议上，海相米内光政就认为战争将波及全中国。７月１２日，日海军军令部秘密制订了对华作战方案，确定第一阶段配合陆军进行华北会战，第二阶段在陆军配合下进行上海作战，然后把战争扩展到华中和华南。７月１６日，日本驻上海的海军第三舰队司令长谷川清向日本海军司令部提出了《对华作战用兵的意见》，强调：“为置中国于死命，须以控制上海、南京是最要者”。日本参谋本部给天皇的奏折也主张日本先摧毁中国的经济中心上海，进而控制富庶繁荣的江苏、浙江两省，使中国丧失抵抗力。奏折说：进攻上海的目的，是“使其丧失经济中心的机能”，“在适当的时机果断地实行对中国沿海的封锁，以威胁中国国民及军队的生存，并切断对外经济活动”。

７月２７日，日本海军省和军令部达成了《关于处理时局及准备的协议要点》，正式提出：鉴于今后形势有很大可能导向对华全面作战，海军应做好对华全面作战准备。７月２８日，日本政府训令将长江沿岸的２．９万多名日侨于８月９日前撤到上海。８月８日，长谷川清遵照东京的指令，要求驻上海第三舰队做好应付事态扩大的一切准备，并重新部署了兵力。

８月９日，驻沪日本海军陆战队中尉大山勇夫和水兵斋藤与藏，驱车闯入虹桥机场警戒线内，与中国保安部队卫兵发生冲突，被当场击毙。日军以此为借口，要挟中国政府撤出上海保安部队、拆除所有防御工事，并加紧向上海增兵，准备进攻上海。

８月１０日，日本陆海军紧急磋商向上海派兵，并得到内阁会议的确认。８月１２日，日本陆军省和参谋部提出计划动员３０万兵力、８．７万马匹，并向上海和青岛各派两个师的派兵方案。同日，日本陆海军还达成了协同作战的协定。

８月１３日９时３０分，日军在上海北站和北四川路之间与中国守军发生冲突。午后４时，驻上海日本海军陆战队司令长官大川内少将下令向中国军队发动全线进攻。中国守军当即予以猛烈反击。这就是“八一三”事变，淞沪会战从此开始。

８月１４日，中国政府发表《自卫抗战声明书》，宣布“中国之领土主权，已横受日本之侵略”，“中国决不放弃领土之任何部分，遇有侵略，惟有实行天赋之自卫权以应之”。同时，军事委员会以京沪警备部队改编为第９集团军，张治中任总司令，辖３个师１个旅及上海警察总队、江苏保安团等部，担负反击虹口及杨树浦之敌任务；苏浙边区部队改编为第８集团军，张发奎任总司令，守备杭州湾北岸，并扫荡浦东之敌。

　　当天，日本海军航空兵轰炸了中国华中地区的杭州、南京和南昌等城市。日本海军军令部给第三舰队下达命令，要求消灭当面的中国陆军及华中的航空兵力。是日晚，在日本内阁会议上，内阁成员要求全面进行对华战争，迅速建立战时体制。

８月１５日，日本政府发表《帝国政府声明》，声称“为了惩罚中国军队之暴戾，促使南京政府觉醒，于今不得不采取断然措施”。

同日，日本下达编组上海派遣军的命令，以松井石根上将为司令官，下辖第３、第９、第１１师（欠天谷支队）等部，作战任务为“与海军协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。”与此同时，蒋介石下达全国总动员令，将全国临战地区划为五个战区，沪杭地区为第三战区，冯玉祥任司令长官，顾祝同任副司令长官，并任命陈诚为第三战区前敌总指挥。决定以主力集中华东，迅速扫荡淞沪敌海军基地，阻止后续敌军登陆。

８月１７日，中国军队再次向虹口、杨树浦方面之敌反击。第８７师攻占日海军俱乐部，并击退敌多次反扑。第８８师在八字桥、法学院、虹口公园等处与敌反复争夺。８月１９日，中国军队又一次发起攻势，以从西安到达的宋希濂所属第３６师加入战斗，与第８８师、第８７师一起，经昼夜激战，突破日军阵地全纵深，攻入汇山码头。日军凭借坚固工事顽抗待援，中国军队进展困难。第３６师第２１５团第２营３００余名官兵攻入华德路十字街口，突入巷内与敌展开白刃格斗，不料被日军以坦克阻塞路口，遭到火力袭击，全部壮烈牺牲。

在此期间，中国军队亦与日本航空队展开激战，并积极攻击进犯的日本陆军和舰艇，击落日机４７架，炸沉日巡洋舰１艘，中国空军队员阎海文、沈崇诲等壮烈牺牲。

８月１８日至２０日，日军第３、第１１师先后由日本出发，至２２日到达上海以东１２０公里的海域，换乘小舰艇准备登陆。第３战区鉴于敌登陆威胁增大，遂以第９集团军专负上海市区之作战，以新编成的第１５集团军（总司令陈诚）负责吴淞镇以下沿江防线的作战。

８月２３日晨，日军上海派遣军第３、第１１师在优势火力掩护下，于川沙河口、狮子林、吴淞一带强行登陆。２４日，中国第１５集团军先后进至上海，向登陆之敌发起反击。９月１日，日军１０００余人围攻狮子林炮台，第９８师一部与敌反复白刃搏斗，多数牺牲。

９月２日，日本内阁会议在讨论施政方针时，决定将“华北事变”正式改为“中国事变”。９月４日，日本召开第７２届临时帝国会议，根据不久前四相会议的决定，以开幕式的天皇敕语代替宣战诏书，近卫文"首相也在会上发表施政演说，要求各界支持对华战争，建立举国一致的战时内阁和与紧急事态相适应的财政经济体制。至此，日本已走上了全面对华战争的道路。

９月５日，日军集中３０余艘军舰，掩护陆军向宝山发起猛攻，中国军队顽强抵抗，守卫宝山的第１８军第５８３团第３营５００名官兵，在营长姚子青率领下，浴血奋战，击退日军数次冲击，奋战两昼夜，多数壮烈牺牲。

９月上旬，由于日军不断增兵，战争逐步升级，中国军队也陆续增援，不断调整部署。９月１１日以后，蒋介石自兼第三战区司令长官，顾祝同任副司令长官。以陈诚的第１５集团军为左翼作战军，以张治中的第９集团军为中央作战军，以张发奎的第８集团军为右翼作战军。９月２１日，再次调整部署，朱绍良任中央作战军总司令兼第９集团军总司令；陈诚任左翼作战军总司令，下辖第１９集团军（薛岳为总司令）和第１５集团军（罗卓英为总司令）；张发奎任右翼作战军总司令，下辖第８集团军（张发奎兼总司令）和第１０集团军（刘建绪为总司令）。

９月下旬至１０月初，日军第１０１、第９、第１３师等增援部队陆续在上海登陆，加入上海派遣军之作战。至此，日军总兵力达２０万人。尽管日军在武器装备上占有很大优势，但至１１月初仍未能获得决定性胜利，却付出了重大代价。日本统帅部急于在上海方面取得预期战果，决心采取新的措施。１１月５日拂晓，日军利用大雾、大潮在杭州湾的全公亭、金山咀登陆，对淞沪实施迂回包围。

中国右翼军部分沿海守备部队已抽调支援市区作战，猝不及防，阵地相继失守，战局急转直下。日军第１０集团军于１１月６日占领金山，力图与上海派遣军达成合围。蒋介石被迫于１１月８日下令全线撤退，日军于１１月９日占吴淞江、１１月１２日占上海。至此，战役结束。

淞沪会战从１９３７年８月１３日开始，至１１月１２日结束，历时３个月。日军投入１０个师２８万人的兵力，动用军舰３０余艘、飞机５００余架、坦克３００余辆；中国投入７０余个师的兵力，动用舰艇４０艘、飞机２５０架。中国官兵同仇敌忾，斗志昂扬，以劣势装备与敌人拼搏，毙伤日军４ 万多人，粉碎了日本帝国主义速战速决的迷梦。

淞沪会战期间，上海人民以各种方式积极参加抗战，支援前线。各界群众都组织了救亡协会。文艺界救亡协会、学生界救亡协会、上海市纱厂工友救亡协会等团体，都开展了宣传、募捐、演出、慰劳等活动。全国各界民众积极支援上海抗战。湖南学生战地服务团和福建省民众组织的慰问团，都到前线进行慰劳。海外华侨踊跃捐献，支援祖国抗战，到１０月１６日，捐款已达３３０余万元。

中国共产党领导的抗日武装挺进敌后，也从战略上配合了淞沪抗战。因此，淞沪会战，是中国全民族的抗战，从此，中国人民的抗日运动在全国范围内进一步开展起来。