第8、第10集团军为右翼兵团，张发奎为总司令，下辖10个师、3个独立旅、3个新编旅、1个中央军校教导总队和1个岸防部队。
作战地域为苏州河以南至杭州湾北岸地区。加上不久后赶赴上海参战的第21集团军及川军刘湘部5个师，国民革命军总兵力已达73个师、70余万人。
中国军队转入防御后，日军开始发动大规模进攻。
9月22日，日军集中主力猛攻固守罗店的左翼军阵地，至24日夜，日军复以两个师团持续冲锋，国军第159师、第160师全体阵亡。
第三战区司令长官部鉴于日军有以主力于宝浏公路两侧地区击破左翼军之势，为保存实力，持久消耗敌人。
乃命令左翼军各部队逐次转入第二线阵地防守，相继打击日军。
此时，松井石根见从侧翼突入包围中国军队的企图无法实现，于是决定改分割包围为中央突破，集中兵力进攻蕰藻浜一线。
10月1日开始，日海军、航空兵协同地面部队发起新的攻击。
北路以山室宗武第11师团指向广福、陈家行；南路集中第3、第9、第13、第101师团强渡蕰藻浜，向大场、南翔进攻，以切断大场至江湾地区守军与外界联系，使之成为孤军。
10月5日至9日，国军第8师、第59师、第61师、第67师、第77师、第90师及税警总团等作战部队相继退出阵地。
9日起，日军再度集中海空军火力，配合步兵向蕰藻浜南岸强攻，最终被中国守军遏止攻势。
10月15日，日军突破蕰藻浜，战局再度告急。
10月19日，中国守卫蕰藻浜南岸的部队，配合廖磊第21集团军发动全线反击。
当日，日军吉住良辅第9师团、伊东政喜第101师团及第3师团一部，亦向蕰藻浜南岸发起猛攻。
激战至25日，部队被迫撤退。左翼军4个团在广福南侧向北路日军反击作战，也被日军击退。
日军乘机反扑，兵锋直指大场。
转移：
10月23日，日军以重兵直趋真太公路，威逼大场左翼。
刘行方面日军，渡过蕰藻浜后攻向大场以西塔河桥，我军第18师朱耀华、第26师刘雨卿、第67师黄维等部经过艰苦抗击，阻住日军攻势。
此时，中国军队从大场东面，经大场、市中心向东北而成一半圆形阵线，绕于江湾以北。
庙行、大场位置突出，遂成日军眼中钉，日军调集各种火炮、飞机集中猛烈轰击，方圆数里，几为焦土。
日军接着又以40余辆战车为前导，掩护步兵夺占胡家桥、塔河桥、走马塘等处阵地。
守军为保存实力向南翼转移，大场失守。
大场丢失全线撼动，塞克特防线实际上已被突破。
第三战区只得作出放弃北站——江湾阵地之举。
中央军部队撤退到苏州河南岸，左翼军也奉命转移，至10月28日，中国军队退入浏河、沈家桥、朝王庙、徐家行、广福、陈家行、江桥、北新泾至梵王渡一线的第二期既设防御阵地，新防线长达35公里。
中方撤退：
淞沪会战进入10月底和11月初，中国军队虽处于被动地位，一再后撤，但仍控制上海，这无疑是与日本当初的判断和盘算背道而驰的。
日本统帅部决定将战略重点转向华中、华东。
为此，决定成立华中方面军，日军统帅部还于10月20日下令从华北和国内抽调第6、第18、第114师团，国崎支队（第5师团第9旅团）。
独立山炮第2团，野战重炮第6旅，第1、第2后备步兵团等部队共约12万人，组成第10军。
由柳川平助中将担任司令官，准备实施登陆作战以打开局面。
同时命将在华北的中岛今朝吾第16师团转隶上海派遣军序列，淞沪前线日军兵力至此增至27万人。
其中包括陆军9个师团另2个旅团、海军第3和第4舰队主力及空军力量。
日本第10军登陆以后的形势：
就在敌人大举调兵遣将、即将大兵压境之际，蒋介石却又深陷于列强干涉制止日本侵略的希望中，并宣布撤销撤退命令，各部队坚守原先阵地。
短短时间内命令两次反复，使得中国守军士气大受影响，队伍秩序开始出现混乱。
11月5日拂晓，日本新组建第10军在柳川平助指挥下，由舰队护送在杭州湾金山卫附近之漕泾镇、全公亭、金丝娘桥等处突然登陆，包抄淞沪中国军队防线南方的背后。
因蒋介石一直认为日军全力进攻上海正面，不会有从杭州湾登陆的可能，故在战事趋于激烈、兵源枯竭之时，将防守杭州湾的部队一一投入前方战场。
到日军登陆时，在杭州湾北岸从全公亭至乍浦几十公里