日军上海派遣军登陆驰援
上海。8月23日，36师以3辆坦克和3个步兵营再次攻击汇山码头，至下午5点终于拿下汇山码头。未等站稳脚跟，黄浦江上的日舰大炮雨点般打了过来，3辆坦克全部被毁，好不容易攻入码头的部队死伤众多又不得不退了出来。处在36师后面的87师则横扫日军各孤立据点，直至日军龟缩在日军海军陆战队和公大纱厂等几个孤立据点里苦待援军到来。此战下来，中国军队赶在日军增援部队到来之前拿下日军据点的作战目标似乎胜利在望了。但恰恰在这个关键时间节点上，松井石根率领的援军赶到了上海。日军按照参谋本部起草的《上海派遣军作战要点》，以日军舰船于23日突破中国军队封锁后，山室宗武第11师团于23日零时在30余艘军舰的掩护下于长江位于狮子林和浏河镇之间小川沙口击败在这里担任守备任务的江苏保安团和56师1个连后强行登陆。藤田进第3师团于23日3时在吴淞铁路码头、宝山区炮台湾等多点登陆。开始全面进攻上海北部的吴淞和宝山等地。
松井石根的上海派遣军是于8月18日集结了第3师团约一半的部队和第11师团（除天谷支队），18、19、20、21连续4天，第3师团先遣队（约一个步兵大队）、第3师团主力、第11师团第一梯团和第2梯团从日本本土出发，乘船越海在上海东南约120公里的浙江舟山市马鞍列岛汇集。松井石根为登陆作战做了如下部署：第3师团在吴淞附近登陆，第11师团在宝山小川沙口登陆。登陆完成后，第11师团立即进入罗店、进攻嘉定，而后向南翔及顾家宅一带进击。第3师团登陆时由海军特别陆战队予以掩护。
蒋介石急忙应对，亲自兼任第三战区司令，调冯玉祥任第六战区司令。蒋命令在扬州机场、广德（安徽宣城市广德县）机场、杭州机场、南京光华门机场、镇江句容机场等几乎所有的飞机前去轰炸日军登陆部队。驻扎在扬州机场的第四大队，由大队长王天祥率领全部18架飞机最先赶到长江口，随即向日军加贺、龙骧和凤翔号等3艘航母周围、坐满登陆士兵的小汽艇投弹和扫射，日军战机从航母及台湾新竹机场起飞为登陆部队护驾，与从各机场赶来的中国空军在上海上空上演了比陆战更为激烈的对攻大战。这一天，双方有400架飞机交战，中国空军在歼灭61架敌机的同时，损失了70架飞机。
为配合日军抢滩登陆，日军飞机继续对上海市区实施轰炸，同时日机沿长江深入，在无锡江阴对中国海军第一舰队所属的“平海”、“宁海”、“应瑞”和“逸仙”四艘主力舰进行轰炸，阻止中国舰船协助地面部队阻击日军登陆。
地面，蒋命刚刚从庐山回到南京的军政部次长陈诚率十五集团军（含11师、14师、98师、67师）赶往川沙口吴淞口、宝山和吴淞口以北狮子林分别阻击日军登陆部队。
第3师团选择在吴淞附近登陆的目的就是执行首先占领宝山，然后攻击大场，进而占领上海北部地区，最后攻占上海市区作战计划。当时守卫在此的是上海保安总团和警察总队，他们为了防止日军登陆，已将沿江码头全部炸掉。两支队伍虽然不是正规军，没有重炮，兵力又少，但仍坚守不退。第3师主力登陆后，警察总队和保安总团渐渐不支，兵力伤亡大半，危急之时，中央军校教导总队和罗卓英第18军第11师师长彭善率部赶到。但由于被日军炮火压制，守军还是无法阻止日军登陆。第3师团登陆后抢占了吴淞铁路南面一带作为掩护阵地抵御中国军队的攻击。至25日，中国军队次第撤至南泗塘河西岸据守，与日军第3师团僵持在河两岸。
此后又有国军陆续从全国各地于8月下旬到9月上旬赶往淞沪战场，前后共计22个师。张治中命87师一部、中央教导总队一个团及上海保安总团一部向蕰藻浜南面的张华浜登陆之敌攻击，陈诚令在吴福线之第11师及在宝山区杨行镇和宝山镇之第98师转向狮子林、小川沙口方面之敌攻击，用汽车输送在昆山、吴县附近集结的李树森第67师向宝山区罗店镇挺进，并急调正向常熟、福山前进之霍揆章第14师，向苏州太仓和罗店方面前进，以求会歼登陆之敌。98师在狮子林击退登陆的日军，11师和67师收复了通往上海市区的战略要点罗店镇。日军第11师立即以一部攻击浏河镇中国军队，主力部队向罗店猛攻，意欲拿下这个通往上海区的关键点。24日上午，日军再度进攻罗店，中国军队则拼死抵抗，拉锯战此起彼伏。海上，日军对长江以南的中国沿海实施交通封锁。

大战进入惨烈阶段。