四行仓库的东面和南面都是外国租界。这天晚上，女童子军杨慧敏冒着生命危险，将一面国旗送到“八百壮士”阵地上。当时，四行仓库所在的闸北地区，已全被日军占领，到处悬挂着血腥的太阳旗。战火中的上海军民，看到中国国旗在七层楼的四行仓库屋顶飘扬，激动得热泪盈眶。
谢晋元对战士们说：“弟兄们！我们要和国旗共存亡，誓死不投降，狠狠打敌人”他们孤军奋战四昼夜，击退了日军飞机、坦克和大炮掩护下的几十次进攻。当时有人编了一首《八百壮士之歌》：
中国不会亡，中国不会亡，你看那民族英雄谢团长；中国一定强，中国一定强，你看那八百壮士孤军奋守东战常四面都是炮火，四面都是豺狼，宁愿死，不退让，宁愿死，不投降，我们的国旗在炮火中飘扬！飘扬！八百壮士一条心，十万强敌不敢挡，我们行动有力，我们志气豪壮。同胞们起来！同胞们起来！快快赶上那战场，拿八百壮士做榜样，中国不会亡！中国不会亡！
30日，孙元良师参谋长张柏亭向谢晋元转达蒋介石下达的撤退命令。同一天，国民政府决定迁都重庆。31日，谢晋元率领第一营官兵挥泪撤退到租界里，受到市民夹道欢迎。
谢晋元后来一直被困在租界的孤军营里，1941年被日军收买的四名叛兵杀害。上海各界几十万民众举行吊唁，国民政府追赠他为陆军少将。
再说，日军派到上海增援的第十军，由柳川平助中将率领三个师团和国崎支队，突然在杭州湾登陆，策应上海派遣军实施迂回包围。当时，杭州湾北岸的守军大部已调去支援上海市区作战，只有第六十三师的少数部队守备，对日军的进攻猝不及防。
这股日军占领沿海地段以后，马上派谷寿夫的第六师团进攻松江和闵行，派中岛贞雄的第十八师团进攻金山和广陈。第三战区急调第六十二师和第七十九师分别阻击日军这两个师团，都被日军击退。日军占领金山的第二天，日本上海派遣军和第十军合编为华中方面军，由松井石根统一指挥，企图迅速包围上海的中国守军。
日军已经迂回到守军的右后侧翼。在上海战场苦战了三个月的守军，开始向吴福线方向溃退。张治中集团军和薛岳集团军下辖的部队，沿京沪线两侧撤退时，遭到日军飞机不分昼夜的轰炸，部队联络中断，乱成一团，幸好有罗卓英集团军和廖磊集团军在新泾河西岸固守，战区主力才得以后撤。
两个集团军完成掩护任务以后，后撤到太湖西南的孝丰和宁国一带。日军在淞沪正面向守军追击，另派三个师团沿宁杭国道西进，先后攻陷平湖镇和嘉兴，并向吴兴推进。周祖晃的第七军在吴兴阻击日军。刘湘的第二十三集团军刚到战区，大约有六个师的兵力，其中约五个师立即开往广德策应。
周祖晃军阻击日军谷寿夫师团的主力，几天后难以抵挡，退守孝丰和宁国附近。刘湘集团军在长兴和广德一带掩护锡澄线后撤的守军，将追击的日军抵挡了十天之久，再也无法支撑。这时，蒋介石被迫下令全线撤退。12月初，守军退守宁国一带，这一次淞沪会战就此结束。
长达三个月的淞沪会战，日本的华中方面军，编成上海派遣军和第十军，下辖近十个师团的兵力，共约二十八万人，动用军舰三十多艘，飞机五百多架，坦克三百多辆，大举进犯上海。中国先后调集中央部队和驻广东、广西、湖南、四川、贵州、云南等地的部队，总计兵力约七十多个师，海军舰艇约四十艘，空军飞机二百五十架，投入这次战役。中国官兵同仇敌忾，斗志昂扬，以劣势装备，与优势装备的日军拼搏，毙伤日军四万多人。淞沪守军浴血奋战，使日军被迫将战略主攻方向转向华东，打破了日军三个月灭亡中国的迷梦，为中国沿海工业的内迁赢得了时间，激发了中国军民的抗战热忱。