蔡廷鍇對政府的軟弱態度甚為不滿，如今聽了何應欽的話，更是憤悶。但又不能不服從軍令，便回答說：“敬公，自本軍到滬之後，軍紀甚嚴，滬上各界，均反映甚好。今中央下令後撤，我軍當然要執行，但最好不要在日方威脅之下動作，中央可否將我軍調往他處，我等絕對服從。”
何應欽未置可否，授完旨意，便匆匆離開。
此時，蔣介石雖被迫下野，實際上仍然操縱南京政府的重大政策。他授意張靜江找蔡廷鍇談話，以阻止抗日，張的勸說遭到蔡廷鍇的嚴詞拒絕。蔣即密令憲兵第6團於28日趕到上海，準備接替閘北防務。
28日晚，敵情非常嚴重，情報表明，日軍已決心發動進攻。駐防閘北的第78師張君崇團官兵，接到移防命令時，群情難扼，不肯交防，而接防部隊也僅到達一營兵力。鑒於這一危急情況，蔡廷鍇軍長請示蔣光鼐總指揮，他們斷然改變了上鋒的命令，決定推遲交防。
當晚23時30分，日本侵略軍在裝甲車掩護下，悍然向閘北中國駐軍發起進攻。蔡廷鍇接報後，立即下令：“堅決抵抗！”
頓時，閘北方向槍聲大作，“一.二八”抗戰開始了。
當閘北槍聲響起後，蔣光鼐來到軍部，同蔡廷鍇一起抵龍華司令部，找上海警備司令戴戢共商防禦日寇進攻之策。當即，這三位上海的最高指揮官連夜步行，急至真茹車站，設立了臨時指揮部。並電令駐鎮江、蘇州、常州的後方部隊，火速向上海開進。
整整一夜，上海市區各處槍聲不斷。十九路軍各級指揮官，紛紛表現出特殊的勇敢，指揮戰士們衝鋒陷陣，沉著應戰，炸毀了日軍鐵甲車5輛。天明之時，日軍出動飛機，低飛到1000米低空，向十九路軍陣地狂轟濫炸，企圖突破閘北防線。十九路軍英勇抗擊，日軍連連受挫，損失嚴重。
日軍進攻沒有得手，29日晚8點，通過英、法、美各國領事，向中方提出停戰要求。這是日本的緩兵之計，蔣、蔡二位將軍想到，自己的軍隊也需要調整，便接受了這個要求。隨即命令前線各部隊停止戰鬥，嚴密戒備。同時將原駐鎮江以東的第60師調到南翔、真茹一帶，將第61師調到上海，原在上海的第78師全部投入前線，加強防禦，隨時準備消滅敵人。
就在這天，十九路軍向全國各界發出通電，電雲：
“暴日占我東三省，版圖變色，國族垂之！最近更在上海殺人放火，浪人四出，世界卑劣凶暴之舉動，無所不至。而炮艦紛來，陸戰隊全數登岸，竟於二十八日夜11時30分，公然在上海閘北侵我防線，業已接火。光鼐等分屬軍人，惟知正當防衛，捍患守土，是其天職，尺土寸草，不能放棄。為救國保種而抗日，雖犧牲至一卒一彈，絕不退縮，不喪中華民國軍人之人格。此誌此心，可質天日而昭世界。炎黃祖宗在天之靈，實式憑之！”
十九路軍將士抗擊日寇的壯舉，鼓舞了上海和全國人民。上海各界紛紛派代表前往十九路軍各部隊慰問。1月30日上午，宋慶齡、何香凝到真茹進行勞軍。時天降大雪，二位夫人見士兵仍穿單衣、夾衣，在寒風中發抖，當即回滬發動捐製棉衣運動，5天時間捐製棉衣3萬套，同時籌設了幾十個傷兵醫院。許多青年愛國學生，投筆從戎，與十九路軍官兵並肩作戰。在愛國民眾支持下，十九路軍士氣大增。
30日，日本3艘巡洋艦、4艘驅逐艦、2艘航空母艦及陸戰隊5千人到達上海。日軍增援後，置停火諾言於不顧，於31日晚再次向閘北十九路軍防地發動猛攻，雙方再次激戰。2月1日，蔣光鼐親臨閘北前線指揮作戰，打退日寇的多次進攻。
日軍自1月28日發動進攻後，整整一個星期，沒能突破閘北範圍。2月4日，日軍開始第一次總攻，戰火蔓延到江灣、吳淞一帶，各線均展開了激戰。在閘北方麵進攻的日軍被擊退，吳淞屹然無恙，江灣一個聯隊的日軍被我包圍殲滅。我軍乘勝反攻，各線激戰達9小時之久，完全粉碎了日寇的這次總攻。日軍司令鹽澤幸一，因失敗而被免職，調回日本國內。
接替鹽澤幸一到上海的是日本海軍第三艦隊司令野村。野村到上海後，日軍陸續增援，海陸空軍增兵萬餘。2月11日，野村對西方記者說：“日軍在吳淞踏平華軍之日，為時不遠，請諸君拭目以待。屆時即可結束華軍之抵抗。”
野村的口氣雖然狂妄，但與鹽澤幸一在戰前所說的“一旦發生戰事，4小時即可了事”的傲慢態度相比，卻較為圓滑一點。反映出日軍指揮官在遭到堅決抵抗後，不再敢那麼狂妄了。
鑒於閘北方向日軍受挫，野村上任後，把進攻重點轉向吳淞。2月7日，日軍集中大批戰艦、飛機向吳淞炮台輪番轟炸後，日寇陸戰隊便蜂湧而上，強行登陸。我步兵堅守陣地，浴血狙擊，待日軍進至射程範圍內，步槍、機槍、手榴彈一齊向敵開火，日寇死傷枕籍，無法登陸。
然而，南京政府軍政部長何應欽，不僅不支持十九路軍的抗戰，反而指責蔣光鼐、蔡廷鍇“強出風頭，目無軍紀，給政府製造麻煩”。不給十九路軍一槍一彈的支援，致使十九路軍連手榴彈都不夠用，一些部隊，隻好使用上海總工會用罐頭盒趕製的土炸彈來打擊日寇。
為此，日軍宣布：上海戰事隻是專對十九路軍，不與南京政府以及其他軍隊為敵。
何應欽則嚴令各軍“人不犯我，我不犯人”，阻止各軍將士援助十九路軍。