责任推给了冯玉祥。冯尽管一肚子委屈和愤懑，却也无可奈何。
会后，蒋介石对他不满意的第三战区进行了人事调整，实际上只是调了一个人，那就是冯玉祥，他被调到新成立的第六战区去当司令长官去了。第三战区司令长官的职务由蒋介石本人兼任，顾祝同仍为副司令长官。蒋介石这么做，有他的考虑：一是随着战事深入，双方都在不断增兵，规模还有继续升级的势头，由自己亲自担任第三战区长官，足以向外界说明他重视的程度；二是让冯玉祥指挥并不是其手下的中央军和各个杂牌军组成的前线部队，显然不能得心应手，而第六战区在北方，那里多为冯的旧部，指挥起来比较容易。不过冯的确跟蒋合不来也是一个重要事实，冯玉祥不满自己被闲置，老是发牢骚说怪话，也招惹了蒋介石的极大不痛快。据说白崇禧也对冯看不过眼，白当时担任副总参谋长，往来京沪之间视察，见其每天不理前方战事，只管〃作诗骂人、不务正业、不干正事〃，回来向蒋介石作了汇报，建议调走冯玉祥。冯与蒋的矛盾和隔阂自此进一步加深，抗战胜利后，冯对蒋热衷打内战和镇压民众的倒行逆施行为极为愤慨，公开反蒋，蒋介石下令开除冯玉祥的军籍、党籍和公职，两人彻底决裂，这是后话。
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转入防御
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中日都增兵后，双方在上海滩的鏖战更趋激烈。8月23日起，敌第3、第11师团在舰炮密集火力掩护下，向吴淞口铁路码头、狮子林、川沙口登陆，进攻宝山、月浦、罗店、蕴藻浜我军阵地。张治中派王敬久为淞沪前敌指挥官，指挥第9集团军所辖部队抗击登陆日军。与此同时，刚组建的第15集团军在罗卓英指挥下，向宝山、川沙口登陆之敌发起反击，第98师于8月24日击退攻占狮子林的日军，歼敌数千人。第11师冒着飞机猛烈轰炸，经艰苦战斗，收复罗店。日军不甘失败，调集坦克、飞机和重炮大举反扑，围绕罗店双方展开拉锯战。第11师会同原先防守在这里的第67师并肩战斗，以〃一寸山河一寸血〃的感天动地精神同日寇拼杀，战况之惨烈，为开战以来所仅有。守军阵地几经易手，往往得而复失，失而复得，阵地前尸积如山，血流成渠。第67师师长李树森身负重伤，第201旅旅长蔡炳炎及两个团长阵亡，两个师的营连长大半牺牲。血战至29日，罗店再告陷入敌手，刚刚从德国回国奔赴前线的黄维率第67师奋力突入，旋被击退。
日军为连接和扩大两个师团的登陆场，于9月2日至5日，连续以军舰、飞机、坦克支援，向防守月浦、宝山的中国第98师夏楚中部发动猛烈进攻，因伤亡过重，第98师撤出阵地。奉命坚守宝山的第583团3营500余人在营长姚子青率领下，与日军展开激战。日军炮火猛烈轰击，步兵轮番冲锋，然全营官兵抱与阵地共存亡之必死决心，一次又一次打退敌军疯狂进攻。日军恼羞成怒施放硫磺弹，城中燃起冲天大火，所有建筑化为瓦砾堆。战至7日晨，日军以坦克为前导始得突入城内，姚子青率全营官兵与敌巷战，打尽最后一颗子弹，至当日上午10时，除一人前夜受命突围向上级报告军情外，其余全部壮烈牺牲。
宝山保卫战进行的同时，罗卓英的第15集团军为克复罗店，与日军再度激烈交战。但日军在占领宝山后，以一部沿宝罗公路向西攻击，吴淞方面日军也越过泗塘河西攻，日军尚不断在各地登陆，中国军队顿时面临腹背受敌的威胁。至9月中旬，敌军后增援兵陆续开到，中国方面因无力占据海、空控制权，在进攻敌据点、抗击敌登陆和逐地争夺战中损失惨重，部队疲惫至极，被迫转入防御。这之前，9月6日，第三战区发布的第二期作战计划：〃战区以持久抗战之目的，限制登陆之敌发展，力求各个击破之效。各个击破不能达成时，则依次后退于敌舰射程外之既得陆地，施行顽强抵抗，待后方部队到达，再行决战而取最后胜利。〃已做好攻坚不利转而实施防御作战的准备。
9月9日，日军沿军工路、淞沪公路和月浦、罗店之线向中国军队发动强大攻势，我军同敌展开殊死搏杀，9月11日，第15集团军右翼阵地被突破，部队减员严重，遂渐次退至罗店以南施相公庙、浏河之线预筑阵地，第9集团军亦转移到北站、江湾、庙行、蕴藻浜右岸之线预筑阵地，与日军形成对峙。
日军逐渐掌握战场的主动权，日本最高层决定将侵华的主要作战方向由华北转移到上海，并要求加快上海战役进程，〃大致以10月上旬为期，在华北与上海两方面发动攻击，务必给予重大打击，造成使敌人屈服之形势。〃
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中日连续增兵
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淞沪会战打了一个多月，战事久拖不决大出日军意料。日军虽然凭借装备和武器优势，将中国军队的进攻一一挡回，但是中国军队前仆后继、悍不畏死的英勇顽强抗战，也给向以战无不胜自诩的〃皇军〃重大杀伤，日军进展却并无多少。为了尽快结束上海战事，不使〃三个月灭亡中国〃成为一句空话和笑柄，日本统帅部不得已再次作出增兵的决定。将华北方面军所属第9、第13、第101师团转隶上海派遣军序列，此外，还从台湾调来了步兵旅团、重藤支队、第1后备步兵团以及伪靖安军第1旅、伪李春山旅和伪于芷山旅等部队，这样，加上原有的几个师团，日军到9月下旬在上海的兵力，光步兵就达到了5个师团：
第3师团：师团长藤田进
第11师团：师团长山室宗武
第9师团：师团长吉住良辅
第13师团：师团长荻洲立兵
第101师团：师团长伊东政喜
每个师团下辖2个步兵旅团、1个骑兵大队、1个工兵联队、1个炮兵联队和1个辎重兵联队，算上空军和海军的兵力，日军在沪总兵力达到20万人。
面对敌人调兵遣将，国民政府也决定迅速增派各省及中央军部队至淞沪参战。为打赢这场硬仗，蒋介石不惜血本，把当时的精兵良将几乎全派到了淞沪前线。集团军中，除了原有的第8、第9、第15集团军外，又增加了薛岳的第19集团军、刘建绪的第10集团军，稍后，又调来廖磊的第21集团军。9月21日，前线部队部署也做了调整，以应对作战需要：
第15、第19集团军编为左翼兵团，陈诚为总司令，下辖3个军团、江防军总司令部及总预备队，共约16个师、2个要塞司令部、4个独立团、1个江苏保安队；作战地域为蕴藻浜以北的万桥、罗店、广福地区；
第9集团军为中央兵团，朱绍良（取代因病调任大本营管理部部长的张治中）为总司令，下辖7个军18个师、1个独立旅、1个炮兵旅、1个淞沪警备司令部和1个上海保安总队；作战地域为北站、江湾、庙行一线及其以西地区；
第8、第10集团军为右翼兵团，张发奎为总司令，下辖10个师、3个独立旅、3个新编旅、1个中央军校教导总队和1个岸防部队；作战地域为苏州河以南至杭州湾北岸地区。
加上不久后赶赴上海参战的第21集团军及川军刘湘部5个师，国民党军总兵力已达70个师、70余万人。
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第21集团军反攻
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中国军队转入防御后，日军开始发动大规模进攻。9月22日，日军集中主力猛攻固守罗店的左翼军阵地，防守这里的第18军和叶肇第66军拼死抵御，阵地屹立不动。次日黎明至24日夜，日军复以两个师团持续冲锋，第159师、第160师遭受重大伤亡，阵地全毁，守军无一幸存。然日军也付出惨重代价。
第三战区司令长官部鉴于日军有以主力于宝浏公路两侧地区击破左翼军之势，为保存实力，持久消耗敌人，乃命令左翼军各部队逐次转入第二线阵地防守，相机打击日军。这时，松井石根见从侧翼突入包围中国军队的企图无法实现，于是决定改分割包围为中央突破，集中兵力进攻蕴藻浜一线。10月1日开始，日海军、航空兵协同地面部队发起新的攻击。北路以山室宗武第11师团指向广福、陈家行；南路集中第3、第9、第13、第101师团强渡蕴藻浜，向大场、南翔进攻，以切断大场至江湾地区守军与外界联系，使之成为孤军。10月5日至9日，中国方面第8、第59、第61、第67、第77、第90师及税警总团等部队连日与敌浴血激战，因牺牲重大，无力再战，相继退出阵地。9日起，日军再度集中海空军火力，配合步兵向蕴藻浜南岸强攻，中国守军轮番上阵抵抗，经数昼夜血战，始得稍稍遏止日军攻势。
10月15日，日军突破蕴藻浜，战局再度告急。正在此时，从广西调来的第21集团军抵达淞沪前线，蒋介石急忙将该集团军10个师编入中央军序列。第21集团军属李宗仁、白崇禧桂系王牌部队，以能打能拼在国民党地方军中享有威名。白崇禧这时向蒋介石献策，认为纯粹被动防守非长久之计，徒增伤亡更无法取胜，必须以一支主力突击部队主动出击，实行积极防御的策略，他建议让第21集团军担当此责。白对自己部队过去反蒋及围剿红军之功绩一向得意，对其战斗力也极为自负，蒋介石正焦头烂额，苦于已无兵可用，正好求之不得，顺水推舟答应。下达了实施反击作战的命令。10月19日，中国守卫蕴藻浜南岸的部队，配合廖磊第21集团军发动全线反击。当日，日军吉住良辅第9师团、伊东政喜第101师团及第3师团一部，亦向蕴藻浜南岸发起猛攻。第21集团军官兵甫上抗日战场，毫无与日军交锋经验，缺少重炮武器，以血肉之躯冲进密集弹雨，成为日军练习射击的活靶子。激战至25日，伤亡极大。仅仅数天，该集团军仅旅长即阵亡六七人。所属3个师从大场附近向南路日军的反击均告失利，部队被迫撤退。左翼军4个团在广福南侧向北路日军的反击作战，也被日军击退。
日军乘机展开反扑，兵锋直指大场。10月23日，日军以重兵