对于张治中的战略设想，南京国民政府复电：“卅未电悉，应由我先发制敌，但时机应待命令。”张治中情知战争将不可避免，为此先后两度发表文告，向淞沪地区群众宣传抵抗作战的决心。相对于“一二八”之役，国民政府在“八一三”前，无论是军事调度还是群众动员，较之5年前有了更全面的准备。
　　1937年8月12日，上海租界当局和外国人士中传出“如果中国当局对日本所提出的要求不作出答复，则日本海军将会同海军陆战队在两天内采取行动”。这个传言中日本军队将发动的进攻路线，事后都被证明基本属实。中国最高当局决定立即实施“后发先制”的既定方针，8月11日下午21时，蒋介石下令：“令张治中率第87、88两师于今晚向既定之围攻线推进，准备对淞沪围攻。”
　　张治中在8月11日夜半离开苏州，统率全军从苏州、常熟、无锡一带向上海挺进，并于12日晨进驻上海。“我决定攻击部队于8月13日拂晓以前，完成对虹口、杨树浦日军据点攻击准备。”然而此时张治中突然接到南京统帅部电话命令：“不得进攻。”对于张治中“我军业已展开，攻击准备也已完毕”的急电，回答没有任何改变！
　　此时日军主力尚未到达上海，但驻沪海军陆战队已经全部进入阵地并做好战斗准备。为了实行缓兵之计，驻沪日军在12日上午8点发表声明，再次强调所谓“不扩大”宗旨不变。同时上海外国驻沪领事团也在12日下午向中日两国提出，在24小时内避免开战。在临战关头，蒋介石却仍然不放弃对调停的迷信，复电张治中“等候命令，并须避免小部队之冲突为要”。张治中在《回忆录》中遗憾地写到：“我预定13日拂晓攻击，本想以一个扫荡的态势，乘敌措手不及之时，一举将敌主力击溃，把上海一次整个拿下。但现在失此良机，似乎是太可惜了！”
　　功亏一篑的血肉抗战
　　“八一三”初期中国军队对于日军的围攻虽然英勇无比，但却遗憾未能达成全歼驻沪日军的目的。战前最高统帅部曾经询问过上海围攻的胜算，张治中在开战后的9月4日致信蒋介石，表示“如我空军能将敌根据地予以毁灭，则步兵殊有把握”。然而虽然中国空军在“八一三”战事爆发后英勇投入对日军的攻击，但国民党空军全靠进口，战争爆发后未能获得补充。时任第九集团军司令部作战科长史说谈到当时国民政府航空委员会作战科长罗机曾说，“八一四”空战开始，中国空军只有89架飞机可以升空作战，不久即消耗殆尽。“到8月下旬日陆军登陆时，天空一色日机，青天白日飞机一架也不见了。”
　　陈诚回顾上海围攻未竟的教训，认为“以5师之众，对数千敌陆战队实行攻击，竟未能奏功，实在是当时部署种种不当的缘故”。其实即便是这5师部队，在头10天的围攻中出现的，也仅有曾经参加过“一二八”之役的87、88两个师。时任南京军委会炮兵总指挥的邹作华认为，上海围攻战，“兵力不足，为攻城失败原因之一”，而“攻城编组炮兵力量薄弱，此为攻城失败原因之二”。史说回忆，“怎样以劣势装备对优势装备作战，怎样利用士气和敌性打击日军，都没有深入的研究，”而“步兵与炮兵、战车协同作战的训练从来没做过”。
　　当日本援军抵达，中国军队进入防守阶段时，国民政府顽固坚持阵地战死守方式，彻底将作战变为“以血肉之躯与铁弹相拼”的“肉弹主义”。中国军队的伤亡，每天平均高达一个师！中国军队最终全凭无数血肉之躯，在进行着悲壮的“铁血”抗战。
　　从西安赶赴淞沪战场的第36师师长宋希濂指出，中国军队与日本相比，在人员消耗上也未占优势。“日本是一个实行征兵制的国家，受过正式军事训练两年或三年(特种兵为三年)的壮丁甚多。而我国于1936年，才开始设立师管区，办理征兵事宜，临时征集的壮丁，根本没有受过训练。除由各省的保安团队抽调部分官兵，送上战场补充外，已无后备兵可以征补。”在淞沪之战中，国民政府先后投入约70多个师，几乎占开战初期军委会辖有180个师中的一半。然而“在淞沪战场打了将近3个月，每个师所存人数，多的不过三四千人，少的只有一二千人。”
　　战争下的秘密外交
　　“七七抗战全面爆发后，对于日本的进攻，蒋介石总体上是立足于打。”余子道说，“7月17日蒋介石在庐山发表谈话，毛泽东对蒋介石的谈话发表了评价，指出这是蒋介石对外政策的转变。因为这是华北事变以来，蒋介石的第一个明确、公开的对外声明。”在对宋子文的电报中蒋介石写道，我们对日本人不能再有什么幻想了。他是在各方压力下不得不打，但内心还是怕打。余子道说，“当时南京军政部长何应钦的公馆里每天人员往来如流，战争正在准备之中。但是当时还是由一些国家在对战争进行调停。日本也找人试探中方的态度和底线”。
　　日本外务省东亚局局长石射猪太郎曾经策划“日中邦交调整和停战方案”与“船津工作”。1937年7月底8月初，石原莞尔向日本陆军、海军首脑疏通，坚持“以外交手段收拾残局”。于是以石射猪太郎为主，会同陆军省当局人员，作出了日中“全面邦交调整方案”和“停战条件”。这个方案获外、陆、海三省一致同意，近卫也立即表示支持。石射猪太郎把这一方案委托于设在上海的日本在华纺织同业会理事长津辰一郎，让后者将方案秘密地透露给南京外交部亚洲司长高宗武，试探中方态度。8月9日，船津与高宗武在上海进行会谈，同日川越与高宗武也作了一次会谈。“然而当高宗武返回南京时，‘八一三’正好爆发。”余子道说。
　　虽然这是淞沪战争期间民国政府最后一次和日本方面谈判，但是与“一二八”时一样，蒋介石始终对寻求和平解决的可能寄托着希望。“蒋介石曾经说过，牺牲不到最后关头，绝不轻言牺牲；和平不到最后关头，绝不放弃和平。蒋介石判断，即便是在‘八一三’爆发之后，中日之间依然存在着停战，或者是局部停战的可能性。而这种可能性哪怕很小，也决不要放弃。”对于蒋介石的考虑，余子道表示能够理解，“我认为这样的考虑是可以理解的，那就是立足于打，但是在外交上不放弃希望。”然而外交的解决却反过来立足于战争的胜利。张治中等多名国军将领曾经指出，蒋介石在“八一三”之战中，三次在战争有利时刻叫停，导致国军多次痛失良机。这不能不说在“八一三”之役中，蒋介石仍然未能吸取“一二八”之役的教训。
　　致命的误判
　　8月22日，战事开始转入更猛烈的阶段。敌军增援部队第3师团、第11师团，以及第1师团、第8师团之各一旅团，当天即在宝山狮子林登陆，并即向中国军队左翼方面的宝山、罗店、浏河线进攻。国民政府最高统帅部为坚决确保上海这个远东最大的都市，开始全力调集兵力于淞沪战场。当时的形势，用第8集团军总司令张发奎的话说，“京沪、沪杭两铁路的军车日夜不间断地奔驰，把一师一师的部队送来，加入填补火药，其情况好像1916年法军为拯救凡尔登要塞的危机，从巴黎运送增援部队的情况相似。”
　　“一战”中的德法凡尔登之战由于双方投入巨大兵力进行阵地战，导致伤亡惨重，血流成河，以致凡尔登被称为“搅肉机”。张发奎当时最为关注的，正是对于国民政府最高统帅部以如此大量的战斗力投入这方面的决战，万一没有胜利的把握，那么这种纯粹的防御作战计划是否应该考虑加以修正？“经过了二旬的战斗，我的结论是：在我军现有条件下，欲把敌人歼灭，或遏止他们的攻势，确实是非常困难的。”于是张发奎和张治中建议最高统帅部，主张对上海作战使用兵力的最高点，应做一个精密的数字计算，并建议如果超过了这个限度仍不能压制当面的敌人时，则须考虑撤退，并“须先以10个师的兵力预先占领苏嘉、吴福线之既设阵地，以为第二抵抗线，此10个师的兵力除非在扩张战果方面，不得为其他状况而使用”。
　　然而国军最高统帅部却不赞成这建议。张发奎回忆：“他(蒋介石)的意见认为上海是必争之地，应不惜一切牺牲来确保这个地区。又因当时敌人的增援部队尚未全部到达，战况有时稍为沉寂。于是有些将领们便为此种情况所惑，以为敌人的攻势已至极点。就是冯玉祥将军也有‘淞沪方面的战况已经稳定了’的判断。”蒋介石是在低估日军的前提下，决心通过淞沪决战获取国际强有力的支持。
　　张发奎提到的最高统帅部对于战况的误判，正是黄仁宇所言，对日军方面对中国军队进攻可能作出的反应的未经考虑，从而对于日本可能大规模增兵缺乏考虑。
　　“‘七七’全面抗战爆发后，日本国内侵华气焰很盛，他们的目标是让南京国民政府屈服。此时‘八一三’之战，日本方面的野心远远超过了‘一二八’时期。况且这时候日本的经济已经走上了战时轨道，军力急剧增强。而日本此时也已经和德国、意大利结成同盟。1937年8月的国际形势，与‘一二八’时早已完全不同了。”余子道说，“三个法西斯国家连成一体对于日本是一个极大的信心保证。历史上如果没有联盟的话，一个国家是难以发动大规模的全面战争的。‘八一三’之役，日本所要求的并非上海一城一地的得失。实际上，如果国民政府不答应日本提出的所有条件，日本是不会停止进攻的。”
　　命运转折的三天
　　张发奎最为担心的，是“敌人如在左翼正面突破不能成功时，很可能采取侧面迂回行动，因此，我右侧的金山方面是一个最可注意的地区。当时我有一个直觉灵感和历史的回忆，就是戚继光于江浙荡寇时代，日本曾在金山登陆而扰乱浙境，如果敌人以历史作依据，这段历史实有重演的可能”。
　　1937年10月底，当时主管作战的南京政府军事委员会第一部(后来改称为军令部)以及国军前线高级指挥官，鉴于日军已经占领了浏河、刘行、江湾、真如等地，国军后方已经没有可以增援的部队，都建议迅速将上海战场的主力部队有计划撤退到常熟、苏州、嘉兴一线(吴福线)，以及江阴、无锡、嘉善一线(锡澄线)进行修整补充。这两线，正是在张治中设计领导下，在1935年和1936年修建的，为和日军在淞沪地区持久作战的重要国防工事，也是国民政府首都南京面前的最后一道防线。
　　然而正当国军准备商议从淞沪后撤时候，“蒋介石突然于11月1日晚10时左右，乘专车来到南翔附近的一个小学校里，随行的有白崇禧、顾祝同等人。随即召集师长以上的将领会议。”当时参加会议的国军第36师师长宋希濂回忆，蒋介石对将领们说，“《九国公约》会议将于11月3日，在比利时首都开会。这次会议，对国家命运关系甚大。我要求你们做更大的努力，使上海战场再支持一个时期，至少十天到两个星期，以便在国际上获得有利的同情和支援……”之后再次强调，“上海是政府的一个很重要的经济基地，如果过早放弃，也会使政府的财政和物质受到很大的影响。”当时的蒋介石语气坚定，说完立即转身离开。
　　正如张发奎所担心的，历史悲剧性地再次重演。就在3天之后，日军于11月5日在位于杭州湾的金山卫及其附近地区，以三个师团的兵力登陆。淞沪战场的国军主力面临被截断后路，全面包围的绝境。第三战区被迫在11月8日下令撤退，而该命令在9日才彻底执行。此时上海国军数十万人却只有一条公路可以通往后方，撤退迅速变为崩溃。本来既定用于作持久抵抗的吴福线和锡澄线国防工事，在全无领导的崩溃中彻底失去作用。国民政府的首都南京在不久的将来，就此面临一场悲惨绝伦的浩劫。