平型關大捷，絲毫沒有影響到淞滬戰場上的形勢，9月25日以後，連日來，戰事重心仍在江灣、羅店、劉行等地。

日軍援兵不斷增多，又一批軍火抵滬，其主力艦“長門”號、“陸奧”號也先後到滬參與戰鬥。

9月28日，日軍發動第4次總攻。

同日，國聯大會一致透過中國問題議決案，譴責日機濫炸中國平民。

9月29日，日本艦隊司令長谷川清，派員訪英、美、法等國駐滬海軍司令，要求各國軍艦移泊到黃浦江下游，以便日軍進攻南市。

9月30日中國代表在國聯大會上，要求確認日本為侵略國。

此時，日軍在滬參戰兵力增加到20萬人以上，日軍步、騎兵向劉行東北我軍陣地猛衝，突入陣地約3公里。

我軍被迫轉移到薀藻浜、陳行、廣福、施相公廟一線。

10月1日，日首相近衛、陸相杉山、海相米內和外相廣田，在東京舉行四相會議，決定《處理中國事變綱要》，擴大華北和華中戰局，設想透過10月份的攻勢，迫使南京國民政府議和，以結束戰爭。

10月2日，日軍總司令松井石根，限部屬3天內佔領嘉定、瀏河、劉行、大場、閘北、浦東等處。

隨後，日軍集中兵力向羅店、劉行發動進攻；我軍沿滬太公路撤退約1000餘米。

2日晚，日軍以輕型戰車30餘輛，協同步兵1600餘人，由北四川路方向衝入我方警戒線內，雙方發生激戰。

10月3日，晨，日軍向滬太公路東西兩側進攻，使用毒氣及達姆彈，同時，敵艦駛入常、澄交界的段山港，向岸上民房轟擊。

10月4日，在平岡龍一等人的斡旋下，日本外務省特派在野的外交家伊藤等10餘人抵達上海，誘脅我軍停止抵抗，但戰鬥仍在羅店、劉行附近進行，日軍企圖渡薀藻浜。

10月5日，夜，我空軍轟炸日軍陣地。

10月6日，日軍主力分2路進犯：一路由羅店沿滬太公路，經施相公廟向嘉定進攻；在劉行方面之敵，經廣福鎮向嘉定進攻。一路由顧家宅強渡薀藻浜，抵南岸進襲廟行；張華浜之敵西進，威脅江灣、閘北之線。

同日，國聯大會透過關於中日衝突事件的議決案，譴責日本，聲援中國。

10月7日，敵第3、第9兩師團，在優勢炮火掩護下，由薀藻浜北岸向國軍第87師及第1軍正面防禦陣地，強行渡河，被我軍擊退，成拉踞戰。

我軍冒雨反攻黃浦江沿線，炮戰異常激烈。

10月8日，駐滬日軍總司令松井石根發表宣告：“日軍進攻之目的，在於強迫中國政府與抗日軍隊改變對日態度。”

10月9日國聯邀請13國在北平舉行“九國公約會議”，尋求解決中日爭端辦法。

同日，日軍犯廣福鎮、西六房宅，均被我軍擊退。

10月10日，國民政府外交部照會國聯，宣告接受“九國公約會議”的邀請。

連日來，閘北的六三花園、八字橋、浦東、薀藻浜等地均在激戰。槍聲炮聲，根本沒有停止過。

10月12日，薀藻浜我軍大捷，日軍主力傷亡甚眾。

10月15日國民政府軍委會發布訓令：

“前方自應奮勇應戰，如有擅自退卻者，當予依法連坐，其餘戰地文武官佐，亦應各本天良，一致抵禦。如有擅退或抗擊不力等情事，亦當依法嚴懲，決不寬貸。”

據國民黨上海社會局統計：抗戰前全市總計工商業廠號10.9萬家，淞滬會戰爆發以後，全市僅社教機關的經濟損失就達1094萬元以上。

10月21日，中國增援部隊第21集團軍到滬後，為恢復薀藻浜南岸陣地，決定對敵全線反攻。

以第48軍第1路，向黃港、北侯宅、談家頭附近薀藻浜南岸之敵攻擊。

以第66軍為第2路，由趙家宅向東攻擊。

以第15集團軍的第98軍為第3路，由廣福南側向孫家渡、張家宅之線攻擊。原守備各師，各自向當面之敵攻擊。

全線於19時開始攻擊，激戰連夜，各路均有進展，克復30餘處村莊要地。

10月22日，日軍主力在飛機及艦炮支援下，向我第21集團軍反攻，激戰至23日，雙方傷亡甚大，我軍退守小石橋、大場、走馬塘、新涇橋、唐家橋之線。

第170師510旅旅長龐漢禎、第171師511旅旅長秦霖及團長廖雄