9月5日，日軍集中30餘艘軍艦，掩護陸軍向寶山發起猛攻，中國軍隊頑強抵抗，奉命堅守寶山的98師第583團3營500餘人在營長姚子青率領下，抱與陣地共存亡之必死決心，一次次打退敵軍瘋狂進攻。日軍施放硫磺彈，城中燃起衝天大火，所有建築化為瓦礫堆。戰至7日晨，日軍以坦克為前導始得突入城內，姚子青率全營官兵與敵巷戰，打盡最後一顆子彈，至當日上午10時，除一人前夜受命突圍向上級報告軍情外，其餘全部壯烈犧牲。
寶山保衛戰進行的同時，羅卓英的第15集團軍為收複羅店，與日軍再度激烈交戰。但日軍在占領寶山後，以一部沿寶羅公路向西攻擊，吳淞方麵日軍也越過泗塘河西攻，日軍尚不斷在各地登陸，中國軍隊頓時麵臨腹背受敵的威脅。至9月中旬，日軍援兵陸續開到，中國方麵因無製空和製海權，在進攻敵據點、抗擊敵登陸和逐地爭奪戰中損失慘重，部隊疲憊至極，被迫轉入防禦。此前，9月6日，第三戰區發布的第二期作戰計劃：上海戰區以持久抗戰為目地，限製登陸之敵發展，力求各個擊破之效。各個擊破不能達成時，則依次後退於敵艦射程外之既得陸地，施行頑強抵抗，待後方部隊到達，再行決戰而取最後勝利。已做好攻堅不利轉而實施防禦作戰的準備。
9月9日，日軍沿軍工路、淞滬公路和月浦、羅店之線向中國軍隊發動強大攻勢，我軍同敵展開殊死搏殺，9月11日，第15集團軍右翼陣地被突破，部隊減員嚴重，遂漸次退至羅店以南施相公廟、瀏河之線預築陣地，第9集團軍亦轉移到北站、江灣、廟行、蕰藻浜右岸之線預築陣地，與日軍形成對峙。
日軍逐漸掌握戰場的主動權，日本最高層決定將侵華的主要作戰方向由華北轉移到上海，並要求加快上海戰役進程， 再次作出增兵的決定。將華北方麵軍所屬第9、第13、第101師團轉隸上海派遣軍序列，此外，還從台灣調來了步兵旅團、重藤支隊、第 1後備步兵團以及偽靖安軍第1旅、偽李春山旅和偽於誌山旅等部隊，這樣，加上原有的幾個師團，日軍到9月下旬在上海的兵力，光步兵就達到了當初鬆井石根要求的5個師團，算上空軍和海軍的兵力，日軍在滬總兵力達到20萬人。
麵對敵人調兵遣將，國民政府迅速增派各省及中央軍部隊至淞滬參戰，中國軍隊全麵進入戰略防禦階段。中國軍隊轉入防禦後，日軍開始發動大規模進攻。9月22日，日軍集中主力猛攻固守羅店的左翼軍陣地，至24日夜，日軍複以兩個師團持續衝鋒，國軍第159師、第160師全體陣亡。第三戰區司令長官部鑒於日軍有以主力於寶瀏公路兩側地區擊破左翼軍之勢，為保存實力，持久消耗敵人，乃命令左翼軍各部隊逐次轉入第二線陣地防守，相機打擊日軍。此時，鬆井石根見從側翼突入包圍中國軍隊的企圖無法實現，於是決定改分割包圍為中央突破，集中兵力進攻蕰藻浜一線。
10月1日開始，日海軍、航空兵協同地麵部隊發起新的攻擊。北路以山室宗武第11師團指向廣福、陳家行；南路集中第3、第9、第13、第101師團強渡蕰藻浜，向大場、南翔進攻，以切斷大場至江灣地區守軍與外界聯係，使之成為孤軍。10月5日至9日，國軍第8師、第59師、第61師、第67師、第77師、第90師及稅警總團等作戰部隊相繼退出陣地。9日起，日軍再度集中海空軍火力，配合步兵向蕰藻浜南岸強攻，最終被中國守軍遏止攻勢。
10月15日，日軍突破蕰藻浜，戰局再度告急。
第73軍軍部會議室，王東辰一臉凝重地坐著，林俊雄和一眾軍官也都沉默著等待著命令。
“形勢的嚴峻就不用我說了，日軍如果已經蕰藻浜，如果不能遏製住他們前進的步伐，我國軍大部隊無法撤至第二道防線，眼下委員長正試圖利用國際輿論壓力逼迫日本坐下來和談，司令部命令我們做好一切防禦準備，但必須抵擋住日軍眼下的瘋狂進攻。”
王東辰站起來，一眾軍官也站起來，他大聲命令道：“我們73軍的任務是在竹園村一帶布防，現在我命令，第45旅立即趕到竹園村右側的陳家山一帶布防，第89團立即趕到竹園村竹園嶺布防，第88團立即趕到竹園村左側的月華嶺一帶布防，第90團做好隨時支援的準備，第220師隨我趕到司令部等待下一步安排。”
“諸位，為了幾萬萬中國民眾，為了中華的大好河山，希望大家記住軍人保家衛國的責任，奮力搏殺侵略者，時刻做好以身殉國的準備。”
“是！誓死效忠黨國！”