日本早于七月中旬就对上海方面作出了军事部署，日本海军省海相米内召开紧急会议，按照战争状态对中国海军的军事行动进行了各种推演，并提出了各种应对军事计划。日军参谋本部决定的“对华作战计划”，提出了以部分兵力在青岛、上海方向作战的军事计划。七月下旬，驻沪日军连日在江湾地域有针对性地组织军事演习。日本政府还在七月下旬下达紧急撤侨的命令，放弃长江沿岸的利益，紧急撤侨近三万人回到国内。

在八月上旬，日本命令佐世保战舰二十余艘、运输舰五艘开赴上海。同时，驻沪日军、使领馆还在上海动员在沪乡勇与武装浪人参加对华作战，加上海军陆战队，武装力量已经接近万人。在上海战事开起前，上海已有正规日军4000多人，150毫米榴弹炮4门，150毫米迫击炮8门，120毫米榴弹炮4门，75毫米山炮12门，70毫米步兵炮4门，37毫米速射炮4门，75毫米高射炮4门，中型战车3辆，轻型战车4辆，装甲车11辆。在长江口方向已经聚集了日本海军第一舰队、第三舰队航空母舰三艘、军舰三十余艘。这些军舰上的超大口径、大口径和中口径火炮已有数百门。

上海战事开起之初，进攻日本海军陆战队的国军第八十七师、第八十八师有两万余人，兵力是日军正规军的近五倍，国军开进上海的重炮团有德式150毫米榴弹炮、辽十四式150毫米榴弹炮各8门，75毫米卜式山炮24门。单纯地从地面部队来说，国军可以说是占绝对优势。但是，由于城市巷战，受地形限制国军难以集中优势兵力一点突破。即使是这两个德式师参加过“一二八”抗战，曾经有过城市作战的经历，但相对于五年后的上海抗战，有限的城市作战经历，完全难以适应对日军钢筋水泥军事堡垒的城市攻坚。加上日军数十艘军舰大口径舰炮超远射程和超大威力火力支援，还有三艘航空母舰飞机不停地巡航轰炸，国军炮兵生存尚且存在困难，至于其火力优势则是更加难以发挥。在日本海军强大的火力支援下，国军兵力、炮火所占的优势早已荡然无存，甚至是完全处于绝对的劣势。

8月16日，国军经过几天连续作战，已对上海日军主要军事据点形成合围之势，日本第三舰队司令、海军中将长谷清川越来越感受到来自国军进攻的压力，心里也越来越绝望，担心国军突破防守，于是在当天亲自口述电文向他的上级连发三封电报，口吻一封比一封绝望，并声称上海的部队只能再坚守六天。当天深夜，日本海军收到长谷清川的第三封电报，连夜决定派遣更多的兵力支援上海的战事。在青岛处于战备状态的两支海军陆战队共计1400名士兵奉命乘船赶赴上海，后续还将有大量兵力赶赴上海支援。

早在8月13日，南京军事委员会决定，将上海作为抗日的主战场，命令京沪警备部队改编为第九集团军，以张治中为总司令，于14日攻击虹口及杨树浦之敌；苏、浙边区部队改编为第八集团军，以张发奎为总司令，守备杭州湾北岸并扫荡浦东之敌，以炮兵支援第九集团军作战，空军于14日出击协同陆军作战并任要地防空。此外，还命令罗卓英第十八军之第一一五师、第一四一师、第六十七师停止北上，向苏州转进；广东、广西、湖南、贵州、云南、四川、湖北、陕西等地保安部队向上海增援。中方的军事指挥者都感觉上海的战事偏离了预想的轨道，都不知道上海的战局会朝着何方发展？