第9集团军总司令张治中欲“先发制敌”，制敌机先，拟于13日拂晓前开始攻击。时各国驻沪外交人员正在斡旋沪事，因此蒋介石急电阻止。8月13日，淞沪一带集中日舰达32艘，13艘停泊于黄浦江中，19艘在长江之浏河方面；日本海军陆战队6000人，主力在虹口附近，一部在杨树浦及沪西各纱厂。是日上午，日军越过租界，强占八字桥、持志大学等处。至18时，日军以步枪与战车向第88师、第87师射击，同时舰炮轰击上海市中心区。13日夜，蒋介石令张治中次日拂晓发起总攻击。至14日拂晓前，张治中才接到命令。14日上午，中国空军发起对日军轰炸，15时陆军发起进攻，夺取围攻要点。至15日拂晓，第9集团军才发起总攻势。是日国民政府宣布：京沪、京杭两铁路沿线各市县及鄞县、镇海等处戒严，将镇江下游长江江面封闭，航行一律暂行停止。
淞沪战事既已爆发，8月14日，中国国民政府发表《自卫抗战声明》表示：“中国为日本无止境之侵略所逼迫，兹已不得不实行自卫，抵抗暴力。……中国决不放弃领土之任何部分，遇有侵略，惟有实行天赋之自卫权以应之。”同日，日本军部动员第3、第11师团组成“上海派遣军”，以松井石根为司令官。15日，日本发表《帝国政府声明》，狂称：“为了惩罚中国军队之暴戾，促使南京政府觉醒，于今不得不采取断然措施。“17日，日本政府决定“放弃以前所采取的不扩大方针”。当日，松井石根晋谒日本天皇，日皇发出了“平定敌军，宣扬皇军威力”的“圣谕”。9月2日，日本将对华战争由原先的“华北事变”改称为“支那事变”。日本将侵华战争从平津、冀察扩展到了长江三角洲。