宝山保卫战的同时，为克复罗店，第15集团军反复向日军发起攻击。日军第3师团攻陷宝山后，以一部沿宝罗公路向宝山西面的杨行进攻，另一部登陆日军越过泗塘河，转而西攻江湾。企图实施中央突破的战术，割断中国左翼第15集团军与中央军第9集团军的联系，以求各个击破。我守军部队侧背受到威胁，不得不转取守势。第67师与敌对峙到9月10日晚，日军又增兵千余人。9月11日18时，第18军罗卓英令第98师力保月浦附近阵地，不得已时逐次向后撤退至广福附近地区待令；令第11师掩护第98师转移。第98师因与优势之敌多日连续苦战，损失甚重，团长阵亡2人、伤1人，营以下官兵伤亡更大，业已无力再战，乃于12日2时开始在第11师掩护下，向广福撤退，旋赴太仓休整。
日军第44联队一部及伪军于芷山部于此期间向浏河镇发起猛攻，中国守军刘尚志第56师主力及第14师第80团、第58师第172旅奋力反击，日军终未能越过浏河。至9月11日，双方对峙于浏河附近。在第9、第15集团军浴血奋战的同时，第8集团军依据第三战区司令长官部的命令，负责杭州湾北岸及浦东地区防御，防备日军由此登陆，夹击我军。其以一部担任沿海警戒，各师主力分别控制于月浦镇、南桥、平湖、硖石镇附近。日军自8月15日至9月11日间沿黄浦江屡次袭扰浦东，均被击退。该集团军除以炮火支援第9集团军作战外 ，又奉命以第57师向上海方面增援，余均据守既在防区，监视日海军行动。
淞沪前线国民党军部队经过8月下旬以来的调整，这时各部队序列为：
左翼军陈诚第15集团军，下辖罗卓英第18军（辖彭善第11师、霍揆彰第14师、黄维第67师、夏楚中第98师），刘和鼎第39军（辖刘尚志第56师、罗启疆独立第34旅），胡宗南第1军（辖李铁军第1师、李文第78师、陶峙岳第8师），周磊第6师，江苏保安总队，炮兵第8团和炮兵第16团；
中央军张治中第9集团军，下辖宋希濂第36师、王敬久第87师、孙元良第88师、钟松第61师、淞沪警备司令部、中央军校教导总队第2团、炮兵第10团和炮兵第3团、战防炮营；
右翼军张发奎第8集团军，下辖李崧山第55师、陈勉吾独立第20旅、张銮基独立第45旅、蔡忠笏炮兵第2旅.
蒋介石调走本来就有职无权的冯玉祥，自己亲自兼任第三战区司令长官（实际上蒋一直以亲信顾祝同代理，蒋遥控指挥，顾受命行事）。于9月6日颁发战区第二期作战指导要领：
一、本战区为保持经济重心，巩固首都，并有利于全局之持久作战起见，务就现已形成之包围态势，对于上海及各处上陆之敌，运用优势兵力断绝其联系，限制其发展，并努力围攻由狮子林及川沙方面上陆之敌，打破其包围企图，而收各个击破之效。
二、如各个围攻之目的不能达到，则依状况逐次于后方占领阵地，采取攻势防御，乘其海陆火力不能协调之际，发扬我之精神与物质威力，一举而击破之。
三、于万不得已时，则退守后方既设阵地，作韧强之抵抗，以待后方部队之到达，再行决战，期护（获）得最后胜利。
中日双方都企图包围对方，各个击破，犹如执黑白的围棋手，包围与反包围，击破与反击破，在黄浦江以北的水网平原上，揭开了斗智斗力的又一轮战局。
松井石根指挥的两个师团和海军陆战队经过与中国军队的激烈拼杀后损兵折将，要想击破中国守军的防线，实行迂回包围策略深感兵力不足。他只得向陆军大臣和参谋总长求援："根据上海的敌情及地形，要给南京军以大的打击，最小限度也需要5个师团。"参谋本部派出第3科部员西村敏雄少佐专程到上海视察，他听了汇报，看了战场，向军部报告说："（一）敌人的抵抗实在顽强，无论是炮击还是被包围，绝不后退；（二）估计敌人第二线兵力约19万，第二线停战区内有27至28万；（三）中国居民对敌人有极其强烈的忾心；(四)由于调军舰运送紧急动员的部队，派遣军后方接济不上，两个师团陷于严重的苦战中。"
西村报告的情况大致属实，可是报告送上去之后，在日本军部却引起对往上海增兵的争议。支持松井石根的陆相杉山元接受了增兵的要求，可是作战部长石原莞尔不同意增兵，他当即向参谋总长提出辞职。作为参谋总长的载仁亲王只好晋谒裕仁天皇，提出："增派第9、第13、第101师团及台湾守备队到上海，并派后备步兵10个大队到上海。"天皇批准了这个增兵计划。日军参谋本部当即以"临参命第99号"派吉住良辅第9 师团、荻洲立兵第13师团、伊东政喜第101师团及野战重炮兵第5旅团、独立野战重炮兵第15联队、独立工兵第12联队及第3飞行团开赴上海，编入上海派遣军的战斗序列。
在这3个师团中，第9师团最为精锐，被日本大本营认为是"最能打仗"的步兵师团。第13师团和第101师团则全部是由新兵组成的新师团，部队中的军官仅大队长以上是现役军官，其他是再次入伍的征召军官。为了加强空军力量，统帅部将驻台湾的佐贺忠治少将的有94式侦察机、95式战斗机、93式轻轰炸机和93式重轰炸机共37架的第3飞行团配合上海派遣军。根据上海地区的河川密布、地下水位高、野战工事不太深的情况，日军确定用50公斤类型的炸弹就能达到预想的深度和密度。还有炮兵，日本参谋本部及时总结了第一阶段进攻上海的失利原因认为，由于不熟悉上海的兵要地志，仅从观念上认为水网地带不适宜野炮，结果进攻中炮火不足。据作战部队报告，从现有的道路来看，可以使用重炮。于是，在增援部队中增派了1个野战重炮旅团。此次，日军还大量抽调各个师团的工兵单位，特别增加各种搭筑桥梁的设施装备，以增加日军在河道之间的运动能力，目的是避免在上海的市区作战。