10月中旬，日军主力猛攻上海北郊重镇大场。10月11日，在蕴藻浜坚守13天的第87师261旅，奉命退守大场一线阵地。新任旅长陈颐鼎令521团团长向凤武，率部占领大场东面阵地，阻击从江湾来的日军；命令522团团长唐德就近选择地形，阻击尾随坦克的日军。
刚布置好阵地，日军就向522团阵地冲过来。261旅在蕴藻浜已伤亡近千人，伤亡颇重的522团顽强抗击，血战两个多小时，终于将日军击溃。
当晚，江苏保安团补充给261旅，团长孙天放被任命为副旅长。旅长陈颐鼎刚给保安团介绍完敌情，传来521团阵地被日军突破的消息。保安团立即投入战斗，向日军侧翼发起攻击。副旅长孙天放率领全团奋勇冲锋，与日军反复肉搏，终于协助521团夺回阵地。
黔军第26师于10月17日赶到大场接防。日机狂轰滥炸，枪炮终日不息，还没正面交战，一天下来第26师就伤亡百余人。七天七夜血战，全师四个团长阵亡两个，14个营长伤亡13个，连排长伤亡250多人，全师五千多官兵，撤下阵地时仅剩五百余人。
宋希濂第36师第212团，奉命接替税警总团防守的大场阵地。接防时，全团官兵宣誓：坚守死守到底，人在阵地在！誓与阵地共存亡！
刚接防，一群日军在三辆坦克掩护下向守军阵地冲来。守军高个子士兵腰部捆满了手榴弹，爬出战壕，向敌坦克滚去，滚到坦克旁边，他拉响了手榴弹，“轰！”地一声巨响，冒起一股浓烟，坦克瘫痪在那里。后面两辆坦克吓得掉头就跑，把步兵队形冲乱了。守军乘机射击，日军被打退。高个子士兵壮烈牺牲了，连名字也未留下。
日军再次发起进攻。第212团彭排长腹部中弹，肠子流出来了。他挣扎着爬起来，继续向敌人射击，直到死去，手里还握着枪。团长熊新民流出了眼泪。……
日军同样损失惨重。据日本参谋部统计，仅9月一个月，两个师团就伤亡10,988人。至10月18日，日军五个师团又一个旅团损失巨大。精锐第9师团伤亡已达六千人，占总兵力半数以上；第101师伤亡已突破九千人，所剩无几了。松井石根再次向大本营请求增兵。
为尽快结束上海战事，10月20日，日本大本营决定，以第6、第18、第114师团和第9旅团为基干组建第10军，由柳川平助任司令官，再次增援上海。又从华北抽调第16师团加入“上海派遣军”序列。松井石根闻此讯，感动得跪在裕仁像前，直呼：“天皇万岁！”
日本第10军投入淞沪战场后，上海日军为两个军九个师团，30余万人；而华北日军为两个军七个师团，20余万人。显然，中日战争的主战场已由华北转移到上海。
10月24日，日军第10军抵达上海附近马鞍群岛。松井石根即召集旅团长以上指挥官会议，决定第10军登陆后，以该军为主攻部队，集中淞沪地区所有海空火力，向中国守军发起反攻。会后，松井石根趾高气扬，不可一世，对西方记者宣称：“这一仗，将会决定中日两国在上海地区的胜负。皇军不惜使用一切作战手段，包括化学武器。”
蒋介石闻此消息，立即召集军政大员研究对策。蒋介石说：“松井石根今天发出威胁，我方不得不防。”当夜，王宠惠外长召见英、美、法等国使节，请他们出面，警告日本遵守国际公约，不得使用化学武器。有关部门四处寻购防化装备，发给上海各作战部队。
24日黄昏，全线日军以旅团为单位，举行了庄严肃穆的告别军旗仪式。士兵列队向军旗敬礼，向天皇宣誓！松井石根用这个形式，来激发官兵献身日本帝国，效忠天皇的决心。