闸北巷战
日本海军第1遣外舰队司令官盐泽幸一发出要求中国方面撤退闸北驻军的通牒后，不待中国方面回复，即令停泊在上海的日本军舰上的海军陆战队登陆，列入上海陆战队指挥官属下，同时命令上海陆战队迅速按预定计划作好进攻准备。
1932年1月28日23时30分，日本海军上海陆战队1000余人在指挥官鲛岛上校指挥下，以20余辆装甲车为前导，在炮兵支援下，向闸北宝山路、虬江路、广东路、宝兴路、横浜路、天通庵路、青云路等各路口中国守军阵地进攻。
防守闸北的中国第19路军第78师第156旅，依照总部23日下达的密令第二项之规定，当即奋起还击，前来接防的宪兵第6团一部亦奋起抵抗。两军在街道相连、房屋栉比的巷内激战。至29日拂晓前，守军打退了日军的进攻，阵地屹立未动。
第19路军总部在接到关于日军发动进攻的报告后，蒋光鼐、蔡廷锴、戴戟星夜赶至真如车站，设立临时指挥部，依照原定部署，命令后方部队迅速向上海推进。29日1时，蒋、蔡、戴联名向全国各界发出通电：
“暴日占我东三省，版图变色，国族垂亡，最近更在上海杀人放火，浪人四出，极世界卑劣凶暴之举动，无所不至。而炮舰纷来，陆战队全数登岸，竟于俭（二十八日）夜十二时在上海闸北公然侵我防线，向我挑衅，光鼐等分属军人，惟知正当防卫，捍患守土，是其天职，尺土寸草，不能放弃，为救国保种而抵抗，虽牺牲至一人一弹，绝不退缩，以丧失中华民国军人之人格。此心此志，质天日而昭世界，炎黄祖宗在天之灵，实式凭之。”
上述通电，表明了第19路军对于日军进攻实行坚决自卫的决心。
29日黎明，日军水上飞机从停泊在黄浦江上的“能登吕”号起飞轰炸北站及商务印书馆等建筑，支援地面部队作战。日陆战队乘机向北站守军阵地发起冲击。守军第156旅所部，顽强抗击日军的进攻，以集束手榴弹对付日军的装甲车，组织敢死队以潜伏手段炸毁敌装甲车，坚守每一阵地，并在炮火掩护下适时向敌实施反击，打退日军的连续进攻。据日军自供：“战斗极为激烈”，“市街到处起火，火焰漫天，战场极为凄惨。”在北站及商务印书馆两处起大火后，日军趁机向北站猛攻，守军与日军激战1小时后退出北站。29日17时，第156旅主力加入战斗，进行反击，夺回北站及天通庵车站，并乘胜追击，一度攻占日军上海陆战队司令部，迫使日军退至北四川路以东、靶子路以南地区。日军首次进攻以失败而告结束。
29日20时，日军通过英、美等国驻沪领事提出停战要求。第19路军明知其为缓兵之计，但因自身亦需调整部署，所以同意日军的要求，停战3日。
日军进攻闸北失败后，密切注视着事态发展的日本天皇裕仁，一反宫廷常例，未和首相推荐人西园寺商量，就于2月2日任命伏见宫博恭王为海军军令部总长，以便处理有关战事。
1月30日，佐世保第3特别陆战队在上海登陆。2月1日，横须贺第1特别陆战队亦开抵上海。2月2日，日本海军中央部将长江一带原有海军及新增调的舰船编成第3舰队，由海军中将野村吉三郎任司令官，统一指挥进攻上海。与此同时，第19路军也调整了部署，将原驻镇江以东的第60师调至南翔、真如一带，第61师调上海。原驻上海的第78师全部加入前线，增强防御。
2月2日，日本海军中央部批准上海日军“可采取积极行动”。
吴淞要塞及其附近的战斗
国民政府对日本侵略东北的不抵抗政策遭到举国上下的一致反对，宁、粤合流后改组的国民政府被迫调整对日政策。当时的主要决策者们无意从根本上改变“攘外必先安内”的方针，但又不能不缓和国内各阶层人民抗日救亡运动的压力，于是提出了“一面抵抗，一面交涉”的对日方针。汪精卫主张：对日本的侵略，“军事上要抵抗，外交上要交涉……一面抵抗，一面交涉，同时并行”。日军在上海发动的侵略和第19路军自发的抗战，促使国民政府不得不进行有限的抵抗。
1932年1月29日，国民政府外交部发表《对淞沪事变宣言》：“中国当局处此情形，为执行中国主权上应有之权利，不得不采取自己的手段，并对于日本武装军队之攻击，当继续严予抵抗。”同日，日本政府也发表了《关于上海事件帝国政府声明》。日本颠倒是非，声称是为保护日侨而增兵上海。此时，蒋介石已于28日返回南京主持军事。国民政府判断日军将在上海地区扩大战争，遂于30日照会国联及9国公约签字国驻华公使，表示中国对日本的野蛮侵略“忍无可忍，不得不采取相当手段，以实行正当防卫权”，并要求“速采有效之手段，严正制止日本在中国领土内之一切军事行动”。同时在南京召开中央政治会议紧急会议，决定迁都洛阳和改组军事委员会，任命蒋介石、冯玉祥、张学良等为军事委员会委员，并于当天令第19路军全力防守上海，令第87、第88师防守南京。
但是，国民政府在部署防务的同时还在积极活动，希望在沪有重大利益的英、美等国出面调停，以结束冲突。31日，英、美两国驻沪领事邀请中日双方代表吴铁城、区寿年(第78师师长)、村井、盐泽在英国领事馆直接交涉。英方提议：日军退入租界，中国军队由现地后退2000米，由中立国军队在缓冲区代为警备。何应钦在会议时致电吴铁城：“我国目前一切均无准备，战事延长扩大，均非所利，各国领事既出面调停，请兄等酌量情形，斟酌接受。”蒋介石也认为：“只要不丧国权，不失守土，日寇不提难以忍受之条件，我方即可乘英美干涉之机，与之交涉；不可以各国交涉，我反出于强硬，致生不利影响也。”因而，中方代表当即接收英方的建议。但日方代表则表示向政府请示后再做答复。这显然是推托之词、缓兵之计。2月1日，蒋介石在徐州主持召开了军事委员会会议，商讨对日作战问题。最后议决在全国划设4个防卫区：以张学良、蒋介石、何应钦、陈济棠分任第一(黄河以北)、第二(黄河以南、长江以北)、第三(江南及浙、闽)、第四(两广)防卫区司令长官，并电令川、湘、黔、豫、赣、鄂、陕各省出兵作总预备队。同时将京沪地区的军队作了部署调整：第61师将镇江的防务交予第87师，部队开上海大场镇附近；第88师主力集结苏州，为第19路军预备队，以1个团加强江阴要塞的防守力量。另外电令驻开封的炮兵第1旅拨野炮8门、重炮4门开驻蚌埠、滁县一带待命。
日本得知上海日军进攻闸北失败的情况后，陆军大臣荒木贞夫、参谋总长闲院宫载仁亲王、海军军令部长伏见宫博恭王及有关各大臣举行了内阁会议。2月2日，经裕仁天皇批准，决定向上海增派部队，扩大侵略。当日，日本海军将准备增援及已在上海的部队组成第3舰队，由野村吉三郎中将任司令官，并调植松炼磨少将为在上海的海军特别陆战队指挥官；陆军令第9师团紧急动员，做好去上海作战的准备，并将第12师团的步兵第24旅团配属以骑兵、炮兵、工兵等特种部队，组成混成旅团为先遣部队。由于陆军和海军在指挥权上产生矛盾，直至2月6日，混成第24旅团才在佐世保集结乘船，跟随野村吉三郎所乘“出云”舰向上海进发。
日本海军于1月末来援的“加贺”、“凤翔”两艘航空母舰、第2驱逐队的4艘驱逐舰，以及特别陆战第4、第5、第6、第7四个大队先后于2月初到达上海。此时野村尚未到沪，上海日军仍由盐泽指挥。为了掩护及接应日本海军舰队进入黄浦江岸登陆，盐泽决心攻占吴淞要塞。
2月3日，日军破坏停战协议，再度向闸北发动进攻，同时又以军舰20余艘、飞机10余架轰击吴淞炮台。中国守军在闸北地区击退了日军的新进攻，但伤亡较大，于3日晚调第60师第120旅接替闸北防务，宪兵第6团担任曹家渡、中山路警戒；第156旅撤离闸北，其第5团增援吴淞，第6团撤至金家角地区休整。
2月4日，日军发动第一次总攻，以数千人分3路会攻闸北，数百人攻击八字桥，但在中国守军的顽强抗击下，日军承认“进展不易”，被迫于午后撤回原进攻出发阵地。同日11时，日军以军舰13艘、飞机24架猛烈轰击吴淞要塞。至13时，要塞炮6门被毁，要塞司令邓振铨弃职逃走，但部队仍坚守阵地顽强抵抗。5日，军政部命第78师副师长谭启秀任要塞司令，继续指挥守军作战。激战至5日16时，日军在遭受严重杀伤后退回原阵地。
5日，日军再次进攻闸北，守军顽强战斗，阵地失而复得。日“海军陆战队指挥官认为敌人的后方阵地很坚固，若不付出较大牺牲难以攻破，”于16时下令停上攻击，撤回原阵地。至此，日军发动的第一次总攻被粉碎。
日军总指挥盐泽幸一曾扬言上海一旦发生战事，4小时即可了事，但在第19路军的英勇抗击下，狂言化为泡影，盐泽幸一本人因指挥进攻失败，被撤职回国。对此，美国记者埃德加·斯诺曾评论说：
“在现代恐怕没有其他海军司令象盐泽上将（少将）这样在他被免去在上海的高级指挥权以前的几天里接二连三地犯这样多的错误了。这些错误全都由于他最初低估了敌方的士气和力量。他把整个战役建立在一种迷信上，似乎只要一挥动日本国旗就能使中国军队落荒前逃。”
“他在他的最后通碟被全盘接受之后发动战事，首先就违反了国际法。他以租界作为进攻中国人的基地，破坏了租界的传统的地位。他没有预先警告非战斗人员就轰炸一个人口稠密的城市，从而违背了国际惯例。而且他公开对华开战，自然是撕毁了一切国际和平条约。斯诺的评论，揭露了盐泽的骄傲和狂妄，同时也是对日本帝国主义践踏和平、发动侵略战争罪恶行径的谴责。
2月7日，野村乘“出云”舰到达上海，混成第24旅团亦到达吴淞口。上海陆战队为接应第24旅团登陆，9时起向吴淞铁路码头以西的杨家宅、曹家桥一带的第19路军阵地进攻，但均被击退。14时，第24旅团在舰炮火力支援下实施强行登陆。到18时，其先头第46联队之第1大队占领了滩头阵地，主力陆续登陆，集结于徐家宅附近。
这时日军的指挥系统是：海军第3舰队司令官野村吉三郎中将指挥上海地区的海军及陆军第24旅团，而植松炼磨少将指挥的海军特别陆战队则归陆军第24旅团长下元熊弥少将指挥。各部队的分布位置为：第24旅团位于蕴藻浜右岸地区，其司令部在军工路水厂附近；海军特别陆战队位于江湾至八字桥以东的淞沪铁路线上，其指挥部设在虹口公园附近；海军陆战队在闸北地区；临时飞机场在公大纱厂附近；第1航空战队之航空母舰泊于白龙港口外，其余各舰队分布于长江及黄浦江口。第3舰队司令部设于“出云”号旗舰上，野村则住在礼查饭店。
根据敌情变化，第19路军也重新作了部署：
(一)第60师担负北站、闸北亘江湾之线，以一部守北站、闸北，主力集结于大场镇东南一带地区，相机迎击由黄浦江进犯之敌，并与第78师翁旅(第156旅)切取联系。
(二)第78师翁旅(欠第6团)死守吴淞，并在北新泾、真茹之线，对中山路—曹家渡方面警戒。
(三)第61师以１个团控制于罗店，派出一部至浏河—小川沙沿岸一带警戒江面。主力则应于8日拂晓前集结于刘家行至大场一带地区。如浏河、小川沙方面无敌踪发现时，应相机策应第60师。
(四)第88师及第87师宋(希濂)旅为预备队，位于南翔、江桥镇间。
(五)宪兵第6团担任南市—高昌庙—龙华一带警戒；税警总团王赓旅古团担任虹桥、北新泾之线警戒(8日拂晓前接防完毕)，归区(寿年)师长指挥。
8日拂晓，日军向守军阵地发起全面进攻：第24旅团以主力进攻吴淞镇，以一部兵力偷渡纪家桥，迂回至吴淞守军后路；海军特别陆战队向江湾、八字桥进攻，企图截断吴淞与闸北间的联系；海军陆战队向闸北守军阵地进攻。在第19路军的英勇抗击下，各路日军均被击退。9日，第19路军第60师一部兵力从江湾方向秘密迂回至闸北日海军陆战队阵地右翼，发起突然袭击，日军当即陷入混乱。野村急令特别陆战队乘汽车增援，方免被歼。
日军第9师团于2月9日、10日从吴港出海，预计13日可抵上海。下元熊弥为接应该师团在黄浦江登陆，令第14联队的第2大队附属工兵中队于13日经纪家桥强渡蕴藻浜，占领沈家宅附近地区。13日拂晓，该大队在烟幕掩护下，通过工兵所架浮桥突至蕴藻浜北岸。第19路军第61师之第121旅乘日军立足未稳发起反击，将其包围。下元急令第24联队之第1大队前往增援，以接应其退回南岸。第19路军猛烈攻击，激战一昼夜，至14日晨，日军方得以脱围退至淞沪铁路附近。在第24旅团向蕴藻浜进攻的同时，日海军陆战队亦向闸北及八字桥西的第19路军阵地实施牵制性进攻，但均被守军击退。
日海军第1航空战队于2月初到达上海后即投入战斗，除直接支援地面部队作战外，还对闸北、真茹、南翔等地进行轰炸。2月5日，日机轰炸真茹时被守军高射炮击落1架。当日9时，中国航空第6队队长黄毓沛率第6、第7队9架飞机从南京转场上海时，在昆山县上空与由平林长元大尉率领的、从“凤翔”号起飞的3架攻击机和由所茂八郎大尉率领的3架战斗机遭遇。双方进行了短暂的空战，平林的座机被击伤。当日中午，在上海附近上空还曾发生两次空战。这是中日两国历史上第一次空战。由于双方飞行人员均缺乏实战经验，协同较差，基本上形成单机混战。中国飞行员虽很勇敢，但飞机陈旧，飞行员又缺乏系统的训练，所以在空战中常处于被动，损失飞机1架，伤1架。当时报道击落日机2架，但一直未能发现日机残骸，未能确证。
