日军参谋本部决定的“对华作战计划”,提出了以部分兵力在青岛、上海方向作战的军事计划。七月下旬,驻沪日军连日在江湾地域有针对性地组织军事演习。日本政府还在七月下旬下达紧急撤侨的命令,放弃长江沿岸的利益,紧急撤侨近三万人回到国内。
在八月上旬,日本命令佐世保战舰二十余艘、运输舰五艘开赴上海。同时,驻沪日军、使领馆还在上海动员在沪乡勇与武装浪人参加对华作战,加上海军陆战队,武装力量已经接近万人。在上海战事开起前,上海已有正规日军4000多人,150毫米榴弹炮4门,150毫米迫击炮8门,120毫米榴弹炮4门,75毫米山炮12门,70毫米步兵炮4门,37毫米速射炮4门,75毫米高射炮4门,中型战车3辆,轻型战车4辆,装甲车11辆。在长江口方向已经聚集了日本海军第一舰队、第三舰队航空母舰三艘、军舰三十余艘。这些军舰上的超大口径、大口径和中口径火炮已有数百门。
上海战事开起之初,进攻日本海军陆战队的国军第八十七师、第八十八师有两万余人,兵力是日军正规军的近五倍,国军开进上海的重炮团有德式150毫米榴弹炮、辽十四式150毫米榴弹炮各8门,75毫米卜式山炮24门。单纯地从地面部队来说,国军可以说是占绝对优势。但是,由于城市巷战,受地形限制国军难以集中优势兵力一点突破。即使是这两个德式师参加过“一二八”抗战,曾经有过城市作战的经历,但相对于五年后的上海抗战,有限的城市作战经历,完全难以适应对日军钢筋水泥军事堡垒的城市攻坚。加上日军数十艘军舰大口径舰炮超远射程和超大威力火力支援,还有三艘航空母舰飞机不停地巡航轰炸,国军炮兵生存尚且存在困难,至于其火力优势则是更加难以发挥。在日本海军强大的火力支援下,国军兵力、炮火所占的优势早已荡然无存,甚至是完全处于绝对的劣势。
8月16日,国军经过几天连续作战,已对上海日军主要军事据点形成合围之势,日本第三舰队司令、海军中将长谷清川越来越感受到来自国军进攻的压力,心里也越来越绝望,担心国军突破防守,于是在当天亲自口述电文向他的上级连发三封电报,口吻一封比一封绝望,并声称上海的部队只能再坚守六天。当天深夜,日本海军收到长谷清川的第三封电报,连夜决定派遣更多的兵力支援上海的战事。在青岛处于战备状态的两支海军陆战队共计1400名士兵奉命乘船赶赴上海,后续还将有大量兵力赶赴上海支援。
早在8月13日,南京军事委员会决定,将上海作为抗日的主战场,命令京沪警备部队改编为第九集团军,以张治中为总司令,于14日攻击虹口及杨树浦之敌;苏、浙边区部队改编为第八集团军,以张发奎为总司令,守备杭州湾北岸并扫荡浦东之敌,以炮兵支援第九集团军作战,空军于14日出击协同陆军作战并任要地防空。此外,还命令罗卓英第十八军之第一一五师、第一四一师、第六十七师停止北上,向苏州转进;广东、广西、湖南、贵州、云南、四川、湖北、陕西等地保安部队向上海增援。中方的军事指挥者都感觉上海的战事偏离了预想的轨道,都不知道上海的战局会朝着何方发展?