第18旅团被歼灭使日军第九师团几乎完全丧失战斗力，剩余的兵力非但不能满足攻势作战的要求，而且连阻挡十九路军继续前进的能力都没有。在万不得已的情况下，上海派遣军司令部只好命令第九师团和第101师团后撤，采取守势，使防线处于海军舰炮的射程内，接着从右翼抽调两个步兵联队加强到第九师团，总算暂时把防线稳定住了。
十九路军全歼日军一个旅团的消息传出后，全国各地的报纸、报刊和电台立刻大肆报道，始终关注着上海战事的全国民众看到了战胜日军的希望，纷纷来电来函表示祝贺，附近的上海各界救国组织更是冒着敌人的炮火到前线劳军，使部队的士气高涨。在国民政府的刻意安排下，驻上海的英美等西方国家的记者也对这一战役进行了详细的报道，文章中不吝笔墨用很大的篇幅对中国军队的战斗力和英勇抗敌的无畏精神进行描写，并且充满了赞誉之词，而对日军则往往一笔带过。在这种情况下，西方列强开始对日本军队的战斗力产生怀疑，有些国家的军事观察员甚至认为日军只是一支三流的军队。
淞沪会战打了将近两个月，日本但是在陆军方面就投入五个师团，但是虽然凭借武器装备的优势，把中国军队的进攻全部击退，并且在后期迫使中国军队一再后撤，但是中国军队前仆后继、悍不畏死的顽强抵抗，也给一向自诩无敌的‘皇军’极大杀伤。上海始终还在中国军队的控制当中，战事久拖不决大大超出了日军统帅部的预料。在开战之前，日本政府曾经狂妄地预言，只需要三个月的时间就可以完全解决中国，却没想到仅仅在上海就打了一个多月，现在又有一个旅团被中国军队全歼，日本举国上下顿感颜面尽失。为了尽快结束上海战事，不使‘三个月灭亡中国’成为一句空话和笑柄，给日本政府稍微挽回一点颜面，日本统帅部决定再次增兵。
淞沪会战开始以来，中日两国都采用的是逐次增兵的添油战术，而日本更是始终没有放弃以华北作为战略重点的指导思想，然而，第九师团遭受重创之后，日本统帅部意识到，如果不及时调整战略部署，很有可能输掉这次会战。最后，日本统帅部决定改变作战重点，把华北的主力师团调至上海，以华中为突击目标，首先在上海击溃中国军队，然后沿长江西进，攻占中国的首都南京，迫使中国政府投降。
十九路军虽然一战成名，但是在歼灭第18旅团的战斗中也同样损失惨重，伤亡5000余人，虽然战区司令部对部队进行了补充，可是孙百里尴尬地发现，居然大部分的新兵连枪都不会放，如果这样送到战场上去，等于给日军做活靶子，最后只好全部补充到各师的新兵营进行训练。尽管如此，为了减轻友军的压力，十九路军各部轮番上阵，猛攻第九师团和第101师团防线，把日军死死地拖在这里。通过连日的战斗，孙百里发现自己的部队在防守的时候基本上没有太大的问题，但是进攻的时候就显得心有余而力不足，面对日军坚固的堡垒和密集的火力，没有有效的突破手段，究其原因，就是缺乏坦克装甲车这类重型装备。
而日本上海派遣军司令部已经把十九路军列为头号威胁，命令空军出动轰炸机，不断轰炸其阵地，最大程度地削弱其战斗力。同时，在新的增援部队到来前，严令第九师团始终在舰炮的射程内作战，无论中国军队如何引诱，绝对不可越雷池一步。
此时的第九师团就如同一只龟缩起来的刺猬，使十九路军无处下口。孙百里根据战场的形势命令部队暂停攻击，后撤到日军的舰炮射程外，构筑牢固的工事，准备与日军作持久战。随后，孙百里建议战区司令长官部，认为日军从右翼抽调兵力支援左翼，显然兵力不足，是否可以从右翼发起攻势，力求歼灭日军一部，取得战场的主动权，因为这里远离黄浦江，日军的海军无法进行有效的支援，同时，江南的秋天已经来到，阴雨天气多，限制了敌人空军的发挥。
然而，战区司令部却认为，淞沪会战的目的是用阵地战消耗歼灭日军，需要持久作战，不能冒险，并且向孙百里强调，这是按照德国顾问的建议制订的指导方针！司令部的答复使孙百里感到非常无奈，如果一味地消极防守，和装备精良的日军打阵地战，如何能够取胜？孙百里的心头不由得蒙上一层阴影，全歼第18旅团带来的喜悦也被冲得一干二净。
日本上海派遣军司令松井石根鉴于第九师团进攻失利，知道从侧翼突破中国军队防线，分割包围中国军队的企图肯定无法实现，而手头的兵力又不足以发动全线进攻，于是决定改变分割包围的计划为中央突破，集中兵力进攻蕴藻浜一线。
蕴藻浜是上海地区仅次于黄浦江和苏州河的第三大河，全长30多公里，与京沪铁路和淞沪铁路构成一个三角形，是上海北郊的交通枢纽。
10月1日，日军集中第三师团、第13师团和第101师团一部，在空军轰炸机的掩护下，强渡蕴藻浜，向大场、南翔进攻，妄图切断江湾地区中国守军与外界的联系，然后聚而歼之。
驻守该地的中国军队第八师，第59师和第67师以及税警总团等部队奋起抵抗，与日军浴血激战，但是由于武器装备的处于劣势，损失惨重，无力再战，相继退出阵地，战区司令部只得从左翼抽调第61师等部接替防务。
第61师进驻阵地后，依靠不亚于日军的装备和顽强的作战意志，经过数昼夜血战，终于遏制住日军的工事。
然而，10月15日，日军集中优势兵力，再次强渡蕴藻浜，然后突破第66军教导旅的防线，成功突入中国军队的防线，战局再度告急！
