廟行、江灣戰鬥
第19路軍在吳淞地區奮勇抗擊日軍期間，國民政府正秘密地進行旨在停戰的外交活動。2月6日，何應欽致電吳鐵城：“吳淞為我長江門戶，萬一繼續進行(抗戰)，日人必以全力破壞，或企圖占領，彼時門戶洞開，戰區擴大，以後和、戰均難”，“能以外交方式，根據英美調停早日得以解決，實為計之上者。”同日，在國民政府要求下，駐滬英國海軍艦隊司令克萊出麵調停，並提出了中日停戰及劃定和平區的辦法，分交中日雙方。中方主張抗戰的外交委員會中的郭泰祺、顧維鈞等人認為上海問題應與東北問題共同解決，而克萊僅關心上海租界安全問題，反對與東北事件聯係，遂形成僵局。日方則因增援的陸軍即將到達，斷然予以拒絕。調停失敗。何應欽於2月9日致電吳鐵城：“日陸軍源源而來，戰事若再持久，我方必失敗無疑，請兄力排眾議”，“乘我軍在優越地位時設法轉圓停戰，萬勿猶豫，致逸良機”。接著，何應欽派陸軍步兵學校校長王俊、軍政部次長陳儀與先至上海的日軍第9師團參謀長田代皖一郎直接商談停戰事宜。蔣介石也於13日指示何應欽：“滬事以十九路軍保持十餘日來之勝利，能趁此收手，避免再與決戰為主。其辦法如下：(一)如日本確無侵占閘北之企圖，雙方立即停戰。(二)停戰條件須雙方各自撤退到相當地點。中國軍隊退出地方，由中國警察維持。”但是陳銘樞卻認為王俊的議和活動“誠屬徒然”，不可能使日本停止侵略，因此一方麵要求第19路軍不“為任何當局所搖奪”，要堅決抗戰；一方麵致電蔣光鼐說：“調停成功固善”，但“不抗則無外交可談，一抗之後，其影響所及，必更獲極大之價值”。
2月13日下午，日軍第9師團長植田謙吉中將率其第1梯團(第6旅團)，在海軍第1水雷戰隊的護衛下到達上海。當晚在艦上與第3艦隊司令官野村吉三郎、上海總領事村井全鬆等舉行了聯席會議，會後發表以下聲明：“本師團長根據師團任務，決定與海軍協力，迅速拯救我僑民脫離困境。為此，將盡量避免無益的交戰，而以和平手段達到目的。但如有妨害本師團執行任務者，必將采取果斷措施，決不躊躇。”這是對中國軍隊發出的戰爭威脅。15日，其第9師團第2梯團亦陸續抵滬。
第19路軍偵知日軍增兵情報後，蔣光鼐當即電告何應欽：“我雖欲求和，而日寇無誠意。為民族生存，圖國家體麵，隻有決心一戰，請令飛機排除萬難，速來前線參加戰鬥，並設法在最近期內，另調援軍一二師前來。”
14日，軍政部奉蔣介石命令，正式頒發命令：以京杭兩線的第87師、第88師等部隊改編為第5軍，任張治中為軍長，並率軍官學校的教導總隊、炮兵學校的山炮隊，和軍政部直屬的地雷隊、鐵道炮隊加入第19路軍戰鬥序列，歸其指揮。蔣介石這時已感到：“日既在滬不肯撤兵，我方隻有抗戰到底。故此後軍事開展究竟至何如程度，均難逆料。”由此可見，中日交涉再次失敗，國民政府別無選擇，隻有抵抗一途。
2月18日9時，增援到滬的日軍部署完畢，植田通過英國公使蘭浦森的斡旋，日參謀長田代少將在法租界中日聯誼社與第19路軍代表範其務參議會見。田代要求第19路軍撤退，範當即拒絕。於是植田在當日下午向第19路軍和上海市市長發出最後通牒。其主要內容如下：
(一)中國軍隊應即從速中止戰鬥行為，於2月20日午後7時前，將現據之第一線撤退完了，於2月20日午後5時以前從黃浦江西岸，由租界西北端連絡曹家渡鎮、周家橋及蒲淞鎮之線起算，黃浦江東岸由連絡爛泥渡及張家橋鎮之線起算，各從租界向北20公裏地域(包含獅子林炮台)內撤退；
(二)日軍在撤退區保有飛機偵察權；
(三)日軍在中國軍隊撤退地區派調查員；