與此同時，第十五集團軍在羅卓英指揮下，向寶山、川沙口登陸之敵發起反擊，第98師於九月二十六日擊退攻占獅子林的日軍，殲敵數千人。。com
第11師冒著飛機猛烈轟炸，經艱苦戰鬥，收複羅店。日軍不甘失敗，調集坦克、飛機和重炮大舉反撲，圍繞羅店雙方展開拉鋸戰。第11師會同原先防守在這裏的第67師並肩戰鬥，以”一寸山河一寸血”的感天動地精神同日寇拚殺，戰況之慘烈，為開戰以來所僅有。守軍陣地幾經易手，往往得而複失，失而複得，陣地前屍積如山，血流成渠。
第67師師長李樹森身負重傷，第201旅旅長蔡炳炎及兩個團長陣亡，兩個師的營連長大半犧牲。血戰至29日，羅店再告陷入敵手，剛剛從德國回國奔赴前線的黃維率第67師奮力突入，旋被擊退。
日軍在鞏固可登陸陣地，穩固了登陸場後，於九月二十八日至三十日，連續以軍艦、飛機、坦克支援，向防守月浦、寶山的中國第98師夏楚中部發動猛烈進攻，因傷亡過重，第98師撤出陣地。
奉命堅守寶山的第583團3營500餘人在營長姚子青率領下，與日軍展開激戰。日軍炮火猛烈轟擊，步兵輪番衝鋒，然全營官兵抱與陣地共存亡之必死決心，一次又一次打退敵軍瘋狂進攻。日軍惱羞成怒施放硫磺彈，城中燃起衝天大火，所有建築化為瓦礫堆。戰至三十日晨，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集團軍為克複羅店，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**隊頓時麵臨腹背受敵的威脅。
至十月中旬，敵軍後增援兵陸續開到，中國方麵因無力占據海、空控製權，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。
這之前，十月五日，淞滬會戰總指揮部發出二期作戰計劃：“淞滬戰區以持久抗戰之目的，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。
中**隊轉入防禦後，日軍開始發動大規模進攻。
十月二十一日，日軍集中主力猛攻固守羅店的左翼軍陣地，防守這裏的第三集團軍和葉肇第五集團軍拚死抵禦，陣地屹立不動。
次日黎明至二十二日夜，日軍複以兩個師團持續衝鋒，第九師、第十四師遭受重大傷亡，陣地全毀，守軍無一幸存。然日軍也付出慘重代價。
淞滬會戰總指揮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。
這時，鬆井石根見從側翼突入包圍中**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。
十月二十八日開始，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；日軍南路集中第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。
十一月二日至七日，中國方麵第8、第59、第61、第67、第77、第90師等部隊連日與敵浴血激戰，因犧牲重大，無力再戰，相繼退出陣地。
八日起，日軍再度集中海空軍火力，配合步兵向蕰藻浜南岸強攻，中國守軍輪番上陣抵抗，經數晝夜血戰，始得稍稍遏止日軍攻勢。
10月23日，日軍以重兵直趨真太公路，威逼大場左翼。劉行方麵日軍，渡過蕰藻浜後攻向大場以西塔河橋，國民黨軍第18師朱耀華、第26師劉雨卿、第67師黃維等部經過艱苦抗擊，阻住日軍攻勢。
此時，國民黨軍從大場東麵，經大場、市中心向東北而成一半圓形陣線，繞於江灣以北。廟行、大場位置突出，遂成日軍眼中釘，肉中刺，必欲拔之而後快。
日軍調集各種火炮、飛機集中猛烈轟擊，方圓數裏，幾為焦土。日軍接著又以40餘輛戰車為前導，掩護步兵奪占胡家橋、塔河橋、走馬塘等處陣地。為保存實力，守軍在作出最大努力抵抗後向南翼轉移，大場失守。此戰中**隊又蒙受慘重傷亡，第18師幾乎全軍覆沒，師長朱耀華悲憤難當，當即拔槍自戕，幸被救下。