当蒋介石得知日军登陆金山卫的消息时，不禁大吃一惊。立即命令淞沪战场前敌指挥官陈诚作出应变处置，陈诚急令右翼军的东北军吴克仁第67军前往增援松江。殊知，这个军刚从豫北调来，在松江附近未及集结完毕，即遭遇日军凶猛攻击，苦战3天3夜，未能退敌。11月8日夜，日军凭借强大火力从东、南、西三面突入松江城，守军死亡殆尽，吴克仁率残兵据守西门，兀自死战不退，最后壮烈殉国，年仅43岁。第67军全军覆没，日军遂占松江。随即兵分两路，一部沿太湖东岸，经浙江、安徽直趋南京，主力则指向枫泾镇、嘉兴、平望。9日，切断沪杭铁路及公路。
与此同时，日第16师团在中岛今朝吾指挥下在江苏太仓境内的白茆口登陆成功，前锋直指京沪铁路和公路，形成合拢之势。苏州河北岸的日军6个师团于10月31日强渡苏州河后，这时亦迅速向两路登陆日军靠拢，淞沪地区中国70万大军顿陷危险境地，再不撤退将成瓮中之鳖，被日军一网打荆此时的南京统帅部和淞沪战场各个高级指挥部已经方寸大乱，是撤是守，莫衷一是。蒋介石死抱着对"国联"不切实际的幻想，迟迟不肯下令后撤，他表示"只要我们在上海继续顶下去，相信'九国公约'国家会出面制裁日本"，此时此刻还在做梦。白崇禧告诉他，前方将士听到日军登陆消息后人心惶惶，有的部队已经出现混乱，大有控制不住之趋势，再不撤退70万人只有白白等死了。于是蒋介石不再坚持，在11月8日晚下令进行全面撤退，所有部队撤出上海战斗，分两路退向南京、苏州--嘉兴以西地区。由于命令仓促，指挥失控，大撤退结果演变成全面大溃退，各部队完全没有章法，陷入极度紊乱，日军以飞机在天上轰炸扫射，地面部队穷追不舍，势如破竹一一攻占上海各镇。本来中国军队计划撤到吴福线、锡澄线、乍嘉线和海嘉线一带依托原有坚固国防工事，作持久抵抗，但败军穿越工事径自溃逃，致使耗费数年苦心筑成、有"东方马其诺防线"之称的这些工事成为摆设，国民政府首都南京于是门户大开，日后的南京保卫战遂毫无意义。
自9日起，日军击退中国军队零散抵抗，连占虹桥机尝龙华、枫泾、青浦。11日，日军进至苏州河岸，南市及浦东我担任掩护任务的部队奉令撤出阵地。当日，上海市长俞鸿钧发表告市民书，沉痛宣告远东第一大都市--上海沦陷。
11月13日，国民政府发表自上海撤退之声明："各地战士，闻义赴难，朝命夕至，其在前线以血肉之躯，筑成壕堑，有死无退，阵地化为灰烬，军心仍坚如铁石，陷阵之勇，死事之烈，实足以昭示民族独立之精神，奠定中华复兴之基矗"至此，在历经3个月的血雨腥风之后，淞沪会战拉下帷幕。
淞沪会战虽以失败结束，但是中国爱国将士以巨大牺牲、英勇抗击日寇侵略，给予其9万余人伤亡的沉重打击，碾碎其"三个月灭亡中国"的狂妄梦想。姚子青营血战宝山、八百壮士坚守四行等佳话战绩，更是扬我军威、彪炳史册。