（１） 上海之敌，约陆军７０００人，凭借多年暗中建筑之工事及新近集中之大小兵舰约３０艘，有侵占上海、危害我首都之企图……（２） 空军对多年来侵略之敌，有协助我陆军消灭盘据我上海之敌陆、空军及根据地之任务。（３） 各部队应于１４日黄昏以前，秘密到达准备出击之位置，完成攻击一切准备。（４） 各部队之出击根据地如下： 第９大队曹娥机场，第４大队笕桥，第２大队广德、长兴，暂编大队嘉兴，第５大队扬州，第６大队第５队苏州，第４队淮阴，第７大队第１６队滁县，第８大队大校场（南京），第３大队第８队大校场，第１７队句容。（５） 各部队于明日（１４日）开始移动，以１６点至１８点到达根据地为标准。已驻在各根据地之部队，可就地休养准备。”当大本营决定１４日进攻上海日军后，１４日凌晨２时，不待准备完毕，即发出提前行动的第２号作战命令。主要内容为：“（１） 敌舰昨晚在吴淞口附近，向我市府炮击。其大部兵舰约１０余艘，仍麇集崇明东方海面。在公大纱厂附近，敌有构筑机场、为其空军根据地之模样。 本军奉命： ① 毁灭公大纱厂敌之飞机及破坏其机场；② 轰炸向我射击及游弋海面之敌舰。 第２大队由航校霍机（霍克战斗机）掩护，以一队轰炸公大纱厂附近敌构筑之机场及飞机，以两队轰炸吴淞口向我市府射击之敌舰；吴淞口若未发现敌舰，应向集结崇明附近之敌舰轰炸之。（４） 航校霍机６架，应掩护第２大队之轰炸。（５） 第２大队及霍克队，以８时４０分钟到达目标为准……（６） 第５大队（欠２８队）先集中扬州，携带５００磅炸弹于本日（１４日）午前７时准备完毕，向长江口处敌舰轰炸之，以午前９时到达目标为准。（７） 第３大队自本日（１４日）晨起，采紧急警戒姿势，担任首都之防空。（８） 第６大队仍不断侦察海面，特须侦察敌航空母舰之行踪……（１１） １４日开始轰炸后，应迅速准备连续轰炸，至敌舰毁灭为止。”〔５３〕
１４日７时许，独立第３５队的５架寇蒂斯BT３２轰炸机从笕桥起飞，轰炸了公大纱厂日军军械库；８时４０分，第２大队的诺斯罗甫２E轻轰炸机２１架从广德起飞，轰炸了公大机场及吴淞口海面日军“出云”号旗舰等舰艇；９时２０分，第５大队的霍克驱逐机（战斗机）１８架从扬州起飞，攻击、轰炸了南通附近江面上1艘日本军舰，将其击沉。１４时至１６时，第５大队、第２大队及第３５队的飞机又轰炸了上海日海军陆战队司令部及其兵营，还轰炸了公大机场、汇山码头等处。下午，日军以舰炮组成防空火力网，将第５大队的驱逐机击落１架，击伤２架；第２大队的轰炸机遭日航空母舰起飞之飞机的偷袭，被击伤２架。
长谷川清本来预定“先发制敌”，不料反为中国空军“制敌机先”。当其在“出云”舰被轰炸之后，不俟天气转好，即于１１时４０分下令，使用当时可出动的飞机“摧毁上海附近敌航空基地”，令第８战队及第１水雷战队的飞机攻击虹桥机场，令第１联合航空队的鹿屋航空队攻击杭州、广德机场，令第２航空战队攻击杭州、苏州、虹桥；若不能发现目标，则攻击江湾镇及其以东的中国军队阵地。当时由于风浪太大，舰载飞机无法飞、降，仅“出云”、“川内”两大型舰上各有数架飞机起飞，与空袭的中国飞机进行了空战。中国飞机被击伤２架。
鹿屋航空队１８架９６式攻击机于１４日１４时１５分从台北起飞，以９架空袭广德机场，以９架空袭杭州笕桥机场。
中国空军第４大队按原定使用于华北的作战计划，于８月４日到达周家口机场；１３日接到第１号作战命令，按规定于１４日１３时自周家口起飞，向笕桥转场。该队本有飞机３２架，因当日大雨，机场泥泞，有的飞机起飞时发生事故，仅有２７架飞至笕桥。全队分三群起飞，前两群刚刚着陆，笕桥即发出紧急警报，第４大队长高志航指挥各队加紧加油。未等全部加油完毕，日鹿屋航空队由新田少佐指挥的９架飞机就已进入杭州空域。高志航及第２１分队长谭文首先起飞向日机发起攻击，当即击落１架。日机突然发现中国空军有备，迅速返航，并进入云层中以避攻击。第４大队已升空的飞机立即追击，第２２队分队长郑少愚在曹娥江上空又击落日机１架。第２１队队长李桂丹及队员柳哲生、王文骅共同击落日机１架，另１架日机虽勉强飞回台北，但损坏严重，已不能使用。空袭广德的８架日机与第３４队的飞机遭遇，因能见度太低，双方未交战，日机匆忙投弹后返航。中、日空军第一次在空中交锋，中国空军以０比４战胜日航空兵，打击了日本的侵略气焰，因而后来定８月１４日为中国空军节。
８月１５日，中国空军第５、第２、第６及第７大队均出动飞机，对日舰及陆战队司令部、兵营等地进行轰炸、袭击。日鹿屋空队１４架飞机空袭了南昌机场。木更津航空队２０架飞机轰炸南京机场，在苏州、南京上空遭中国空军的截击和追击，被击落４架，击伤６架，损失一半。日第２航空队出动了轰炸机１６架、战斗机２９架，分别轰炸绍兴、杭州各机场。在杭州上空被击落７架，击伤３架。当日合计损失飞机２０架。日海军航空兵认为这是由于低估了中国空军的作战能力所造成。这一天，中国空军飞机在空战中受损及在机场被日机炸毁的共９架。另外，第９大队从许昌向曹娥机场转进时，有６架飞机因天暗找不到目标返至杭州机场降落时，被中国地面部队误认为日机而遭到炮火射击；降落时又与场中分散停场的飞机相撞。这些飞机系刚从美国购置的“雪腊克”超低空攻击机，尚未作战即损坏数架。
８月１６日，双方均进行了轰炸及激烈的空战。至当日晚，经３天的战斗，双方均已损失飞机３０余架，而中国空军的飞机不少是在机场上被日机轰炸击毁的，日本航空兵的飞机则均为空战中被击落。就日本第１联合航空队的鹿屋及木更津两队而言，它们本来是“为对美迎击作战的攻击兵力而秘密进行准备和训练的”，现仅作战３天，“鹿屋航空队丧失了包括飞行队长在内的共５组、木更津航空队共４组的机组人员；可能作战的机数，鹿屋队由原来的１８架减为１０架，木更津队由２０架减为８架”。日军最高当局认为：“今在对华作战中丧失了这支王牌兵力，实成问题”。为此，日海军“军令部派特使到台北基地，要求户濑司令官缓和攻击”，最后决定今后“尽力利用夜间攻击，避开敌战斗机”。
在８月１４日空战开始至９月初中国军队采取攻势作战期间，中国空军在空战中直接击落、并有记录可查的日机达６０余架，至于受伤后坠毁于作战空域以外及不能再参加战斗的飞机，为数多于此。中国空军亦损失数十架。从双方损耗来说，这一时期日本多于中国。但日本有强大的飞机制造工业，每年可生产飞机１０００—２０００架，因此前线的损失可迅速补充，甚至增强；而中国当时的飞机制造工业尚处于起步阶段，作战飞机主要依赖进口。西方国家对中国的抗战持消极态度，日海军又封锁了中国的海岸，进口困难重重，作战损失难以及时补充，损失１架即少１架，越战越少，和日本无法相比。另外，在整个攻势作战期间，中国空军的主要作战目标是轰炸日舰与消灭日军飞机，与陆军的协同很不密切，各自为战，对中国军队的地面作战更缺乏有力、有效的支援。日本航空兵则是在第３舰队司令官——战场指挥官直接指挥下进行作战的，所以与地面部队的作战协同密切，支援有力。淞沪战场中国军队的伤亡，有近半数是在毫无空防能力的情况下被日军飞机轰炸造成的。日军飞机的轰炸，使中国军队行动困难，补给、机动均不能迅速及时，从而严重影响了作战。因而淞沪战场各军、师指挥官都一再要求空军支援。８月下旬，第９集团军总司令张治中曾致电统帅部，反映前线部队的强烈要求。军政部将张治中的电报转交空军前敌指挥部。周至柔于２８日以公函形式通过军政部向部队说明：“连日以来，空军屡以驱逐机企图制压敌之轰炸机，然每次均与敌驱逐机遭遇，互有损伤。以我仅有之飞机长此以拼，日日消耗，将成无机之势。故决计施行夜间轰炸，虽有成效，亦不无损伤。此飞机数量之少，为我最大之隐忧。现拟每日乘良机出动，以助军威，主要企图，仍于夜间行之。”实际上是开始避免空战，于是淞沪战场的制空权也就落于日军航空兵手中。
（三） 守 势 作 战
９月１２日至１１月４日，中国军队基本上处于守势作战地位。根据战况的发展，这一时期大致可分为３个阶段： ９月１２日至９月３０日为第1阶段。此时日增援部队主力尚未到达，战斗主要在第１５集团军作战地境内的罗店以南地区进行。双方均无显著进展，形成阵地对峙的胶着状态。１０月１日至２７日为第２阶段，也是淞沪会战中战斗最为激烈的阶段。此时日军增援的３个师团全部到达上海，开始发起猛烈进攻、战斗主要在蕴藻浜南岸阵地，第三战区曾组织大规模的反突击，但未能成功，大场镇为日军占领。１０月２８日至１１月４日为第３阶段。此时日军连续猛烈攻击，中国军队节节抵抗，退至苏州河南岸防守。
１ 罗店以南地区的战斗
松井石根于９月１０日得知参谋本部即将派第９、第１３、第１０１等３个师团增援上海，加入“上海派遣军”战斗序列后，立即制订了新的作战计划。方针是“以第３、第１１及先行到达的第１０１师团等３个师团，攻击在南翔、大场镇一带的敌人”，预定将重藤支队配属第１１师团，加强其攻击力量，在第１０１师团登陆之前，迅速击败当面罗店地区的中国军队，尔后移兵南下，经刘行，与由吴淞方向及从虹口西进及北上的第３、第１０１师团合击大场镇及南翔地区的中国军队。９月１２日，由华北方面增援来的１０个后备大队及炮兵等到达上海，松井石根立即令其担任后方警备任务，而将原负责掩护登陆场及保障各师团结合部的部队归还原建制，以加强第一线兵力。
９月１４日，重藤支队从台湾来到上海，加入第１１师团战斗序列。同日，占领月浦地区的天谷支队及浅间支队亦归还第１１师团建制。第１１师团兵力增强后，即按松井石根的命令向罗店以西、以南的中国军队发起进攻。但此时中国方面第１军等部队已经加入第１５集团军战斗序列，兵力亦有所增强，日军第１１师团无法突破第１５集团军的阵地，使松井石根合击大场镇、南翔的企图破灭。松井石根被迫改变作战计划，令第１１师团及第３师团各向当面之敌进攻，尽可能夺占罗店以南地区。
激战至１５日晚，中国军队第９集团军仍防守北站、江湾、庙行、蕴藻浜南岸一线；第１５集团军则正在蕴藻浜北岸顾