卢沟桥事变后，日本在向华北调集重兵的同时，积极准备出兵上海，伺机把战争由华北扩展到华中。
1937年8月9日，日军驻上海的海军特别陆战队制造虹桥事件。8月13日，日军在八字桥地区向中国驻军发起全线进攻。中国驻军奋起还击，震惊中外的八·一三事变由此爆发，淞沪会战开始。
8月14日，国民政府发表《自卫抗战声明书》。20日，国民政府军事委员会将江苏省南部和浙江地区划为第3战区，冯玉祥任司令长官，顾祝同任副司令长官，陈诚任第3战区前敌总司令。中国军队与日军展开全面激战。
淞沪会战初期，中国军队有效地迟滞了日军的进攻。但日军不断增兵，至9月11日，日军总兵力已达20万人。10月1日，中日双方在蕴藻浜南岸地区展开了最为激烈的争夺战。4日，蒋介石自兼第3战区司令长官。26日大场失陷后，战局急转直下。11月8日，第3战区被迫指挥各部逐次撤离淞沪战场，向吴(县)福(山)、(无)锡澄(江阴)防线转移。
至10月30日，日军已增兵至2个军9个师团又2个支队约30万人。11月5日，日军从杭州湾北岸登陆，从侧后严重威胁上海中国守军。6日至8日，中国军队第67军在松江县城死守3日。12日，上海市区陷落，淞沪会战结束。
淞沪会战历时三个月，是全国抗战开始以来时间最长、规模最大的一次战略性战役。日军投入的总兵力约30万人，动用军舰30余艘、飞机500余架、坦克300余辆；中国军队先后调集兵力约70余万人，海军舰艇约40艘，空军飞机250架。中国军队广大官兵同仇敌忾，斗志昂扬，以劣势装备与优势装备的敌人殊死搏斗，以伤亡约25万余人的巨大代价，毙伤日军4万余人，坚守上海达3个月。这次会战，极大地鼓舞了全国人民的抗日热情，为掩护国家转入战时体制赢得了时间。但在日军掌握制空权和制海权的滨海城市，单靠拼阵地消耗，拖时间，并幻想求得国际干涉以解决中日战争，是战略指导上的严重失误，因而给尔后保卫首都南京的作战造成极为不利的影响。（彭玉龙）
