蕴藻浜是上海市仅次于黄浦江和苏州河的第三大河。上海人管一些小河叫做"浜"。蕴藻浜由苏州河南翔段向东北从炮台湾出口黄浦江，全长30多公里，与西南的京沪铁路和东南的淞沪铁路组成一个等边三角形。沪太公路与其相交，形成上海北郊的水陆交通要道。
10月初，日军沿沪太公路南下，向蕴藻浜进犯。企图越过蕴藻浜由大场以西南侵，切断京沪铁路，孤立由大场镇至江湾的中国守军。中国方面第77 、第59 、第90 、第67师及第66军教导旅等部，即起反击。双方激战4昼夜，均受重大损失。由于守军连续作战，部队伤亡极重，无力再战，不得不撤至嘉定地区休整，由第8军黄杰部所辖之税警总团（相当于师，黄杰兼总团长）和陶峙岳第8师、钟松第61师（该师原师长杨步飞因指挥不力被撤职，钟继任）等部接防。与此同时，日军另以约1个师团的兵力，并伪军一部于罗店附近向杨泾河突进。8日，日军增强攻势，逼退守军，在陈家行至黑大黄宅间宽约3公里的防御阵地突破数处，强渡蕴藻浜。守军与敌激战数日，损失惨重，未能歼灭渡河之敌，以致日军在黑大黄宅至东西赵家角一线构成宽约1公里的桥头堡阵地，掩护其后续部队南渡，并进犯大常
日军南渡，使守卫唐桥站同敌主力对峙的税警总团处于三面受敌、孤军苦战的险境，全体官兵抱着寸土必争的决心，艰苦抗击。固守严家宅、曹家宅的税警总团守军，牺牲重大，阵地相继失陷。于是总团急调可堪调用的部队，配合炮兵，向敌实施反击，夺回严家宅及西曹宅。敌又集中炮火猛烈轰击，继以步兵反扑，数度肉搏，双方伤亡惨重，税警总团严家宅守军，全部殉国，阵地再告陷落。此后，敌机穿梭向第8军阵地猛烈轰炸，其地面部队由东、北、西三面向唐桥站形成包围攻击，守军损失过大，无力反击，遂随第8军撤至河南岸主阵地固守。
10月9日起，日军再度集中海空军火力协同地面部队，向蕴藻浜南岸中国军队阵地发动猛烈攻击，激战至14日晚，税警总团、第61师伤亡十分严重，第8师仅存官兵数百人，随之分别调往北新泾镇、江桥镇整补。所留防地，陈诚当即调李觉第19师、第1师、刘雨卿第26师及由四川新到达的杨森第20军部第133 师、第134师接守。
第19师为掩护税警总团撤退，靠前配置，其第55旅距蕴藻浜仅数里。日军乘税警总团撤退之机，沿真（如）太(仓)公路追击，旅长唐伯寅即命第109团成多路纵队向日军侧背进攻。1500多健儿，人人奋勇，个个争先，向尾追之敌军猛打猛攻。敌突遭侧击，疑中埋伏，立即溃退。第55旅直攻到蕴藻浜西南，日军乘橡皮艇渡河逃跑。税警总团撤退后，第19师奉命于真太公路之钱宅、湖里宅、黑大五宅区郭家牌楼之线占领阵地，构筑工事。为防敌深入突进，部队纵深配置，全师正面仅2公里多，虽阵地稳固，但前后重迭密集，在敌军猛烈炮火下伤亡增大。加之上海地区海拔低，地下水位高，工事掘进不到1米，水即涌出，无法排除。官兵日夜泡在泥水浆中，苦不堪言。战斗中，有些老兵不愿卧在泥水中，常爬上战壕口射击，容易暴露目标，伤亡更剧。阵地无可供修筑工事用的木材，掩体及掩蔽部无坚固支撑，如中敌炮弹，掩体坍塌，官兵被压，不死即伤。
就是在这极其困苦的环境中，官兵们无所畏惧，击退敌一次又一次的冲击，守住了阵地。第19师参加过北伐战争，官兵战斗经验丰富，斗志旺盛，但武器装备十分落后。士兵们没有钢盔和雨衣，遇雨戴着斗笠，行动极为不便。每连仅配6挺轻机枪，重机枪亦为三十节式老"汉阳造"，步枪五花八门，枪炮质量差，时常出故障，无法利用既设阵地发扬有效火力杀伤敌人于中距离之外的战术优势，伤亡极大。10月中旬后，第57旅第113团郭家牌楼阵地工事被敌炮火摧毁无遗，阵地失陷。团长秦庆武收集余部，趁黑夜夺回阵地，所剩官兵不足2个排。因阵地被毁，官兵利用弹坑固守待援。师预备队早已用光，无力支援，敌借优势火力反复猛烈冲击，再次攻陷该阵地，秦庆武与所部官兵全部壮烈牺牲。
第133、134师进入阵地后尸堆如山，来不及掩埋，只有堆在前面当人墙，托枪射击。与敌搏斗竟日，至晚，第134师402旅804团在团长向文彬率领下向敌反攻，经残酷的激战，至夜将敌击溃，收复了桥亭宅、顿悟寺阵地。此时，全团营长只剩1人，连长非死即伤，排长仅存4人，士兵不到130人。第134师401旅802团进入蕴藻浜阵地第二天，日军集中兵力，在飞机大炮掩护下向阵地猛攻。激战一天，日军数次进攻，均被击退。林相侯团长始终在第一线与敌拼搏，最后饮弹殉国，全团只剩200余人，编为一营，由营长胡国屏率领，师长杨汉忠亲往前线指挥。日军又向桥亭宅、顿悟寺阵地进攻，第402旅旅长杨干才命李麟昭之第803团增援，阵地方得保全。
第133师397旅与敌激战3日，第三天上午，第794团防守的蕴藻浜阵地形势危急，师预备队第803团这时仅剩1个营兵力，陈家行阵地只剩数名士兵，师长杨汉域无兵可派，只好动用师部手枪连。日军多次反攻，该团固守1天1夜，伤亡骇人，3位营长2伤1亡。全团抱定只要人没死，必保阵地在的决心，继续与敌搏杀，最后第 794旅仅剩40余人。第133、第134师同敌人战斗的日子里，每天拂晓，日军即升起气球观察，然后飞机轮番轰炸，火炮掩护，步兵冲击。部队一遇敌机，即潜伏棉花地里，待日机掉头，再起身阻击。为防空袭，战场上白天不能生火做饭，战士们每天夜晚烧饭，早晚摸黑只吃两顿。就在这种情况下，两个师坚持战斗了7个昼夜，伤亡团、营长数十位，连、排长280余人，士兵7000余人，以巨大代价阻止了日军进攻的态势。