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植田謙吉的任務就是在上海狠狠地「教訓」一下中國的軍隊，因此在佈署大軍完畢之後，於二月二十日，在海空軍強大砲火掩護之下，在江灣與廟行之間，由坦克支援步兵，發動中央突破的猛烈攻擊。這場作戰對中國軍隊而言，是前所未見的三軍立體攻堅戰，但是十九路軍的豪氣干雲，第五軍更是蔣介石的王牌軍，兩支部隊立刻聯手反擊日軍的攻勢，多處的陣地是浴血的反覆衝殺，日軍絕對沒有想到中國軍隊居然有如此強大的戰力，在激烈的爭奪戰中，日軍並沒有突破中國守軍的陣地而達成任務，特別是在廟行爭奪戰中，日軍被八十和圖書八師逆襲，而遭到慘敗。此時中、外的輿論興奮與譁然，中國的人民更是狂喜已極，國人支持軍隊抗日的情緒，因此達到了空前高漲的地步。

上海是當時亞洲最國際化的大都會，十九路軍的英勇抗日，立刻驚動國際社會，外國輿論開始對於中國守軍的反擊，充滿了佩服與驚訝。而日軍當然是丟不起這個顏面，立刻下令撤換鹽澤幸一，改由日本海軍的第三艦隊司令野村吉三郎中將出任指揮官，繼續向上海發動軍事攻擊。

這下子日本政府可是陷入困境之中了，日本全國陸軍只有十七個師團，現在四個師和_圖_書團支援關東軍，兩個師團派到朝鮮，一個半師團在上海，再要調兵就要影響到日本整體的防務了，所以日本現在只想趕快在上海做個軍事的了結。日軍的參謀本部，不顧陣前易帥的兵家大忌，在二月二十四日，日皇特別派遣前陸軍大臣白川義則大將，恢復現役，出任新組成的「上海派遣軍」司令官，增派第十一與十四師團，以及飛行團加入上海戰鬥序列（這時候幾乎多達一半的日本軍隊，已經在中國執行任務了）。

但是野村仍然低估了十九路軍的戰力，與中國人民熱情支持華軍的士氣效用，二月十一日，大批的日本和_圖_書海軍陸戰隊在飛機與艦砲的掩護下，猛攻蘊藻濱、曹家橋，以包抄據守吳淞口的華軍，但是在徹夜的激戰中，中國軍隊幾乎是有死無退，在華軍大膽的運用逆襲之後，幾處重要的陣地是失而復得，日軍根本無法在上海的作戰中，取得勝利。

這時重掌兵權的蔣介石，原本打算在必要時與日本大打一仗，因此立刻開會商定，將全國劃分五個防衛區，分別要求割據各路的將帥，團結抗日爲國效命。但是各方反應卻是非常的複雜，這些割據一方的軍閥將帥們，仍在計較自己的利益是否會因爲參加這場戰爭而有所損失，更不願自己的軍隊調離自己的www.hetubook.com.com地盤，也擔心別股勢力的部隊會乘機襲擊，因此反應冷淡，更無出兵響應的實際行動與計畫。

這時日軍連續在上海作戰失利，使得東京的軍部爲之震動。軍部必須要立刻挽回皇軍無敵的顏面，因此馬上決定由陸軍接管上海的作戰，以第九師團長植田謙吉中將率領陸軍精銳，與增援的海、空軍到達上海，更增派有名的「久留米」旅團參戰。植田到了上海，先設法安撫一下國際社會的不安，表示日軍的作戰不會影響到大家的商業利益，日軍的目的只是要中國軍隊撤退，以「保護日本僑民的利益」，但其實植田只是爲日本陸軍部隊的攻擊行動，增加一和圖書些準備時間而已。

粤派主掌的南京國民政府，在一二八事變爆發之後，更是到了山窮水盡、無力運作的地步，當然更無法挑起抗日的責任，最後只有宣佈總辭。國民黨高層在緊急會商之後決定，重新起用蔣介石指揮軍隊，汪精衛負責政務，胡漢民返回廣州，國民政府先遷洛陽辦公，以避免日軍從上海沿江而上，長驅直入防務空虛的首都。當日本開始向上海增兵之時，蔣介石也立刻將自己的嫡系部隊中央警衛師，編成八十七與八十八師，加上中央軍校的教導團與特種部隊，組成第五軍，由張治中將軍率領，投入上海的戰鬥序列，接防左翼防線，以支援十九路軍作戰。