เมื่อวันที่ 23 สิงหาคม กองทัพญี่ปุ่นนำโดย อิวะเนะ มะสึอิ เข้าสู่เมือง หลิวเหอ, อู่ซง (吴淞) และ ชวนชาโข่ว ซึ่งเจียงไคเช็กคาดว่าเมืองชายฝั่งเหล่านี้จะอ่อนแอต่อการยกพขึ้นบกของญี่ปุ่นและสั่งให้เฉิน เฉิงเสริมสร้างพื้นที่ด้วยกองทัพที่ 18 อย่างไรก็ตามชาวจีนไม่สามารถต้านทานกับอาวุธปืนของญี่ปุ่นได้ กองทัพญี่ปุ่นเริ่มโจมตีสะเทินน้ำสะเทินบกด้วยการโจมตีทางทะเลและทางอากาศที่รุนแรงของแนวป้องกันชายฝั่งของจีนและสนามเพลาะที่จีนสร้างขึ้น ทำให้กองทัพจีนเสียหายเกือบทั้งหมดจากการระดมทิ้งระเบิดจากญี่ปุ่น อย่างไรก็ตามจีนก็ได้เสริมทัพเกือบจะทันทีเพื่อต่อต้านกองทัพญี่ปุ่นที่เพิ่งลงจอดหลังจากการทิ้งระเบิด

เมื่อพลเอกมัตสุอิตั้งกองยกพลขึ้นบกขนาดใหญ่ที่หลิวเหอ, อู่ซ่ง, และชวนชาโข่ว กองพลที่ 18 ของจีนภายใต้การบัญชาการของพลเอกเฉินเฉิงพยายามสู้กับทหารญี่ปุ่นที่หลั่งไหลเข้ามาแต่ก็ล้มเหลวเพราะอำนาจการยิงของปืนใหญ่เรือรบที่คอยสนับสนุนข้าศึก เขาหันไปใช้ยุทธวิธีรบยามวิกาลซึ่งได้ผลดีมากแต่ก็แพ้อีกครั้งเมื่อยามเช้า ในช่วงใกล้สิ้นเดือนสิงหาคม กองพลที่ 98 ของจีนถูกกวาดล้างในเปาซาน มีทหารจีนเพียงคนเดียวที่รอดจากการบุก

ในวันที่ 12 กันยายน ผู้แทนของจีนเรียกร้องให้สันนิบาตชาติเข้ามาแทรกแซงแต่สันนิบาตชาติก็ไม่ตอบสนอง จากจุดนั้นทำให้จอมพลเจียงมองไปยังอเมริกา หวังว่าอเมริกาจะรวบรวมการสนับสนุนของต่างประเทศให้กับจีน จอมพลเจียงยังคงออกคำสั่งให้ผู้บัญชาการภาคสนามยึดเซี่ยงไฮ้เป็นที่มั่นไม่ว่าจะสูญเสียเท่าไรเพื่อรอคอยเวทีการทูตระหว่างประเทศ

ยุทธการเจียงยิน

เจียงยินตั้งอยู่ที่100 กิโลเมตรทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของเซี่ยงไฮ้ในปากแม่น้ำแยงซีเกียง พลเรือเอกเฉินเฉากวนผู้บัญชาการกองทัพเรือออกคำสั่งปิดน่านน้ำตั้งแต่ในวันที่ 7 สิงหาคมที่เจียงยิน, มณฑลเจียงสูเพื่อไม่ให้ญี่ปุ่นส่งเรือรบเข้ามาในน่านน้ำแยงซีเกียง มีเรือลาดตระเวนห้าลำและเรือฝึกหนึ่งลำมาถึงเจียงยินในวันที่ 11 สิงหาคม ระหว่างวันที่ 11 สิงหาคมถึง 25 สิงหาคม มีเรือรบถึง 43 ลำและเรือพาณิชย์ 185 ลำล่มในเส้นทางไปเจียงยินไปยังจุดปิดน่านน้ำป้องกันญี่ปุ่นเพราะทุ่นระเบิดถูกวางไว้ที่ปากแม่น้ำ หลิวซิงนายทหารบัญชาการการป้องกันที่เจียงยินออกคำสั่งให้กองเรือที่หนึ่งได้แก่เรือลาดตระเวนเบาหนิงไห่, ผิงไห่, ยี่เฉียน และเรือฝึกหยิงลุ่ย กองเรือที่สองในการบัญชาการของอูหยางเกอได้แก่เรือพิฆาตเจียนกาง เรือรบชูโยวและอื่นๆถูกส่งให้ล่องแม่น้ำขึ้นไปยังนานกิง

เมื่อทราบถึงกับดักที่จีนได้วางไว้โดยทราบมาจากการลาดตระเวนโดยอากาศยาน พลเรือเอกคิโยะชิ ฮะเซะกะวะแห่งกองเรือราชนาวีที่ 3 ออกคำสั่งทิ้งระเบิดแนวป้องกัน ความสูญเสียครั้งแรกของจีนเกิดขึ้นในวันที่ 23 สิงหาคมเรือลาดตระเวนหนิงไห่และผิงไห่ถูกอากาศยานญี่ปุ่นจมลงในบริเวณน้ำตื้น ตามมาด้วยเรือรบแปดลำในวันที่ 23 ตุลาคม 1937 กองทัพเรือจีนกู้ปืนใหญ่จากเรือรบที่จมลงเพื่อใช้ตั้งป้อมปืนชายฝั่งและเปลี่ยนกลยุทธ์การยึดครองเมืองท่าสำคัญเพื่อป้องกันไม่ให้กองทัพเรือญี่ปุ่นแล่นขึ้นแม่น้ำแยงซีเกียง แม้ว่าจะมีป้อมปืนเพียงแค่ป้อมเดียวแต่ก็สามารถจมเรือรบญี่ปุ่นสองลำในวันที่ 30 ตุลาคม 1937

ยุทธการหลัวเตี่ยน

ในวันที่ 11 กันยายน 1937 ด้วยคำแนะนำของอเล็กซานเดอร์ วอน ฟอลเคนเฮาเซน ทหารจีน 300,000 นายตั้งรับที่หลัวเตี่ยน (羅店) เมืองที่ตั้งบริเวณชานเมืองเซี่ยงไฮ้ที่เป็นจุดยุทธศาสตร์สำคัญถึงเป็นศูนย์กลางการคมนาคม ปืนใหญ่, รถถัง, การยิงสนับสนุนจากเรือและเครื่องบินพร้อมกับทหารญี่ปุ่น 100,000 นายโจมตีหลัวเตี่ยนหลังจากนั้นไม่นาน แม้ว่าได้รับอำนาจการยิงสูงแต่ทหารจีนก็ต่อสู้อย่างหัวชนฝา แนวหน้าจัดกำลังให้มีกำลังพลน้อยที่สุดในขณะทหารที่เหลือจัดเป็นกำลังสำรอง ทหารจีนจะบุกไปข้างหน้าได้ก็ต่อเมื่อปืนใหญ่และเรือรบจะหยุดยิงหรือกองทหารญี่ปุ่นบุกเข้ามา อย่างไรก็ตามอัตราการสูญเสียของจีนสูงถึง 50% และถอยทัพในวันที่ 15 กันยายน

ยุทธการต่าฉาง

กำลังเสริมกองใหม่จากญี่ปุ่นและไต้หวันข้ามแม่น้ำยุนเซาบินทางตอนใต้ของลัวเตียน กองทัพญี่ปุ่นเล็งเมืองดาชางซึ่งเป็นศูนย์กลางสื่อสารของกองทัพบก ถ้าหากต่าฉาง (大場) ถูกยึดแนวรบตะวันออกของเซี่ยงไฮ้จะถูกเปิดเผย การต่อสู้การเป็นสงครามสร้างความสูญเสียอย่างรวดเร็วซึ่งสร้างความยากลำบากให้ทหารจีนที่ใช้วิธีสละชีวิตบุกเข้าไปในรังปืนกลและที่ตั้งปืนใหญ่เป็นวิธีเดียวที่สามารถสู้กับอำนาจการยิงของญี่ปุ่น แต่ในวันที่ 17 ตุลาคมแสงสว่างเล็กๆของคนจีนมาพร้อมกับกองทัพกวานซีที่บัญชาการโดยพลเอกอาวุโสหลี่ซงเหรินและพลเอกอาวุโสไป๋ชงซี การตอบโต้บัญชาการได้อย่างรวดเร็วแต่ดำเนินการได้ไม่สัมฤทธิ์ผลมากนักจนถูกผลักดันถอยอย่างรวดเร็วทำให้ต้าชางถูกญี่ปุ่นยึดในวันที่ 25 ตุลาคม เมื่อต่าฉางถูกยึด ทหารจีนเริ่มถอนทัพเข้าไปตั้งหลักที่เซี่ยงไฮ้

การลุกฮือที่ต่าฉาง

หลังจากที่กองทัพยี่ปุ่นเข้ายึดเมืองต่าฉาง ชาวจีนที่ต่างพากันโกรธแค้นต่อการกดขี่ข่มเหงของทหารญี่ปุ่น จึงได้พากันลุกฮือขึ้นต่อต้าน ได้เกิดกองกำลังต่อต้านญี่ปุ่นขึ้นโดยกลุ่มผู้ต่อต้านได้รวบรวมผู้คนกว่า 500 คน ต่อสู้กับกองทัพญี่ปุ่น โดยบุกเข้าวางระเบิดโจมตีฐานทัพที่มั่นของญี่ปุ่นและสังหารนายทหารระดับสูงไปหลายนาย จนกระทั่งเมื่อวันที่ 29 ตุลาคม กองทัพญี่ปุ่นก็เข้าควบคุมสถานการณ์ได้เป็นปกติเหมือนเดิม กองกำลังต่อต้านญี่ปุ่นที่ต่าฉางถูกปราบปรามจนสำเร็จ หลังเหตุการณ์การลุกฮือครั้งนี้ พลเรือนจีนเสียชีวิตไปกว่า 200 คน ส่วนทหารญี่ปุ่นเสียชีวิต 36 นาย

การเสียเมืองเซี่ยงไฮ้

วันที่ 5 พฤศจิกายน ค.ศ. 1937 กองทัพที่ 10 ของญี่ปุ่นยกพลขึ้นบกที่จินซานเว่ย (金山衛) ทางตอนใต้ของเซี่ยงไฮ้ เพราะว่าเมืองมีลักษณะผังเมืองเป็นวงกลมและไม่เห็นผลลัพธ์ที่ดีออกมาจากการประชุมที่บรัสเซลส์ ในที่สุดจอมพลเจียงออกคำสั่งให้ถอนกำลังในวันที่ 8 พฤศจิกายนและในวันที่ 12 พฤศจิกายนทั้งเมืองไม่มีทหารจีนเหลืออยู่ การบุกของญี่ปุ่นทลายทหารจีนที่ป้องกันที่คุนซานในวันที่ 10 พฤศจิกายน ที่แนวอู๋ฟูในวันที่ 19 พฤศจิกายน และที่แนวป้องกันซีเฉิงในวันที่ 26 พฤศจิกายน ในวันที่ 1 ธันวาคมกองทัพญี่ปุ่นเคลื่อนที่เข้าใกล้เจียงยินและยึดเมืองในเวลาต่อมา ป้อมปืนชายฝั่งใกล้เจียงยินถูกทำลายในวันที่ 3 ธันวาคม กองทัพจีนยังคงล่าถอยจนไปถึงเมืองหลวงนานกิง

ผลสรุป

เริ่มแรก ญี่ปุ่นคาดการณ์ว่าได้ชัยชนะยึดเซี่ยงไฮ้ภายในเวลาสามวัน แต่การต่อสู้กินเวลาสามเดือน แต่การต่อสู้ครั้งนี้เป็นการเผชิญหน้าขนาดใหญ่ครั้งแรกของญี่ปุ่นและจีนและเป็นยุทธการที่นองเลือด ผลสัมฤทธิ์ของจีนคือการสร้างความสูญเสียให้กับทหารญี่ปุ่นถึง 40,000 นายจาก 300,000 นายทำให้แรงผลักดันของญี่ปุ่นชะลอตัวลงแต่ผลสัมฤทธิ์ที่ได้มาต้องแลกมาด้วยราคาแพง จีนสูญเสียทหาร 250,000 นายจาก 700,000 นายและที่เลวร้ายที่สุดในกลุ่มทหารที่เสียชีวิตรวมถึงทหารชั้นยอดที่ถูกฝึกมาจากเยอรมนีของกองทัพจีน การสูญเสียนายทหารที่มีประสบการณ์ส่งผลกระทบอย่างรุนแรงในเหตุการณ์ที่ตามมาของสงครามจีนญี่ปุ่นครั้งที่สอง ผลทางด้านการเมืองทำให้เจียงไคเช็กซึ่งอยู่ในฐานะผู้นำสาธารณรัฐจีนที่สั่นคลอนจากการสูญเสียครั้งนี้แต่การป้องกันอย่างไม่สนใจใครทำให้ประชาคมระหว่างประเทศมีความมั่นใจในความสามารถของการต่อสู้ของชาวจีนบางส่วน

การตั้งรับเป็นเวลาสามเดือนทำให้อุตสาหกรรมมีเวลาเคลื่อนย้ายไปยังที่อื่นในแผ่นดินได้ แม้ว่าจำนวนนเครื่องจักรที่ย้ายมาจะมีจำนวนเล็กน้อยเมื่อเทียบกับการสูญเสียความหวังต่อสู้กับญี่ปุ่นเพราะว่านิคมอุตสาหกรรมที่เซี่ยงไฮ้ถูกญี่ปุ่นยึด

หลังจากชัยชนะของญี่ปุ่น กองทหารของญี่ปุ่นในเซี่ยงไฮ้เพิ่มเป็น 300,000 นาย ในเวลานั้นทหารอังกฤษ, ฝรั่งเศส, อเมริกา, และจีนที่เข้ามาอาศัยในเขตข้อตกลงสัมปทานต่างชาติมีน้อยกว่า 8,000 นายแต่เมื่อเข้าสู่เดือนธันวาคม 1941 ที่เกิดสงครามแปซิฟิกเขตสัมปทานต่างชาติถูกญี่ปุ่นยึดครองโดยปราศจากการตอบโต้

เซี่ยงไฮ้ภายใต้การยึดครองของญี่ปุ่น

หลังจากญี่ปุ่นเข้ายึดเมืองเซี่ยงไฮ้ได้มีการสังหารชาวจีนที่ทางฝ่ายญี่ปุ่นสงสัยว่าจะมีการต่อต้าน ในระหว่างที่ญี่ปุ่นเข้าควบคุมเมืองนั้นชาวจีนต้องประสบกับชะตากรรมที่น่าเศร้า มีการปล้นสะดม ข่มขืนและมีการจับหญิงชาวจีนที่เคราะห์ร้ายมาเป็นนางบำเรอ (Comfort Woman) เมื่อกองทัพญี่ปุ่นเข้าควบคุมบรรดาเขตเช่าสัมปทานของชาวตะวันตกในเซี่ยงไฮ้ สื่อข่าวตะวันตกในเขตเช่าในเซี่ยงไฮ้ต่างประโคมข่าวว่าเป็น "ช่วงเวลาแห่งฝันร้าย"

แต่อย่างไรก็ตามชาวจีนในเซี่ยงไฮ้ยังไม่ยอมแพ้และรวมกำลังตั้งขบวนการใต้ดินสู้รบกับญี่ปุ่นต่อไป ทหารญี่ปุ่นจำนวนมากและเจ้าหน้าที่ของพวกเขาถูกลอบสังหารโดยขบวนการใต้ดินของจีน ดังนั้นในตอนท้ายของทุก ๆ ถนนจะมีรั้วลวดหนามที่พร้อมที่จะปิดถนนเพื่อหยุดการหลบหนีของมือสังหาร แต่มีเพียงไม่กี่คนที่ถูกจับ

• กองทัพญี่ปุ่นทำการเฉลิมฉลองหลังยึดเมืองเซี่ยงไฮ้ได้ หน้าปกของ นิตยสารเซะไค กะโฮะของญี่ปุ่น (世界画報) ฉบับ 13 หมายเลข 12
• ทหารญี่ปุ่นรื้อทำลายรูปปั้น ดร.ซุน ยัตเซ็น ที่เมืองเซี่ยงไฮ้
• ทหารญี่ปุ่นกำลังประหารชีวิตชาวจีน