进入市区后，日军的推进速度迅速下降，一天最多只能够推进两三百米，有时候还会在夜间被十九路军再夺回去，而伤亡却直线上升，短短的几天时间，伤亡人数就达到数千人。
令日军感到恼火的是，十九路军基本上不进行正面交战，而是利用地形四出伏击，精悍的小分队神出鬼没，忽前忽后，有时候从天而降，有时候又从河道里钻出来，甚至会直接炸开墙壁出现在日军的后方，使日军防不胜防。经过几天的战斗，日军下层官兵都被折腾得有些神经质，稍微有点风吹草动都以为是十九路军的袭击，觉得每个地点都不安全。刚开始，日军也想效法十九路军的做法，组建一批精悍的小分队，逐家逐户搜索前进，可是由于部队的自动武器数量太少，和十九路军的小分队狭路相逢的时候，手持三八大盖的日军面对装备半自动步枪的中国士兵，基本上没有取胜的机会，最终只好放弃。
急于报仇的日军命令空军出动大批轰炸机，对十九路军的阵地进行轰炸，可是地面部队又无法指出中国军队的具体位置，空军只能选择一些高大的建筑物作为目标，这样盲目的攻击只是白白浪费弹药，几乎没有取得像样的战果。
万般无奈之下，日军只好把希望寄托在海军身上，先出动步兵诱使守军的火力点暴露，然后再把位置向海军报告，游弋在黄浦江上的军舰用大口径舰炮对目标进行轰击。日本的海军实力强大，派到上海的第3、第4舰队有几艘战列舰，上面的大炮口径大都在200毫米以上，最大的甚至达到400毫米，在这些大口径火炮面前，即使是水泥钢筋结构的民用建筑都不堪一击。日军在舰炮的支援下，成功地清除了一些火力点，稍微扭转了不利的局面。
然而，好景不长，日本军舰夜晚停泊的锚地被秦翰林的手下无意中发现了，立即通知了十九路军，孙百里随后就派出一个营的兵力在向导的带领下摸到江边，在夜幕的掩护下发动突然袭击，经过十几分钟的短促战斗占领敌舰，用炸药把两艘战列舰永远留在黄浦江底。
解决了日军舰炮的威胁，又和租界达成了借道的协议，孙百里开始着手部署歼灭日军第九师团。他首先命令负责防御第九师团的第61师故意示弱，在遭到敌人攻击的时候假装不敌，诱使第九师团前进，然后第60师在第78师的协同下发动一次反击，把防线前移，使第九师团的位置更加突出，形成孤军深入的态势。这时候，第九师团的前方是第61师，右侧是公共租界，左侧是第60师，已经落入十九路军精心设计的圈套。
11月2日午夜，独立师悄悄进入公共租界。租界工部局‘恰巧’在这天实施宵禁，路面上看不到一个行人，而租界的巡捕驻军也同时忘记了对几条特定街道的巡逻，两个小时后，独立师悄无声息地出现在日军第九师团的后方，完成了至关重要的一步。
11月3日凌晨四点，独立师从后方，第78师从左翼，第61师从正面同时发起进攻，开始围歼第九师团的行动。
在十九路军的刻意安排下，第九师团的防线内很少高大坚固的建筑物，进攻开始后，数十门重炮和超过两百门105毫米轻型榴弹炮同时开始怒吼，对日军阵地进行地毯式轰炸。十分钟之后，步兵在工兵的配合下开始冲锋，炮兵开始延伸射击。砖木结构的房屋在猛烈的炮火下迅速被夷为平地，接着又燃起冲天大火。在睡梦中遭到攻击的日军惊恐万状，为了避开大火，只得在街道上四处乱窜，好久才恢复秩序。利用这段时间，攻击部队通过强有力的穿插，把第九师团分割成十几段，然后逐块吃掉。
第九师团表现出极高的战术素养和顽强的战斗意志，从最初的混乱中恢复过来后，残存的士兵在军官的指挥下，迅速向一些比较坚固高大的建筑靠拢，负隅顽抗。一些反应迅速的日军用炸药包把据点四周的民房全部炸平，使进攻部队失去掩护，接着把仅有的坦克布置在据点的四周，随时准备发动反击。
第九师团长吉住良辅一面向派遣军司令部请求增援，一面组织部队抵抗十九路军的进攻，他知道，只要能把中国军队拖到天亮，形势就会完全逆转过来，司令部肯定会利用这个难得的机会，抽调部队围歼十九路军。
连续吃掉十几股日军后，日军的据点只剩下四，其中包括第九师团指挥部，这几个据点都聚集了近千日军，并且有坦克和火炮助阵。由于据点四周的障碍物被清除一空，攻击部队必须直接面对日军密集的火力，连续十几次冲锋之后，据点的周围堆满了中国士兵的尸体，可是却没有一次能够接近据点二十米以内。
担任前线指挥的钟武火冒三丈，命令部队集中75毫米步兵炮对据点猛烈轰击，然而，发射了几十发炮弹后，钢筋混凝土的建筑依旧巍然不动。
闻讯赶来的孙百里和正准备亲自上阵的钟武撞个满怀，钟武光着上身，左手短枪，右手大刀，腰里还插着几颗手榴弹，一副拼命三郎的架势。
孙百里沉着脸训斥道：“钟武，你是一师之长，你上去拼命部队交给谁来指挥？你以为自己还是个连长啊，动不动就上去拼命！”
钟武委屈地说道：“天马上就要亮了，等敌人的轰炸机一来就更没有机会了，部队伤亡这么大，你看着就不心痛啊？”
孙百里反问道：“难道你上去就能把据点打下来？你以为自己刀枪不入呀！”然后问道：“敌人的火力怎么样？”
钟武回答道：“太猛了！敌人每个据点里光重机枪就有好几十挺，又是居高临下，用探照灯一照，攻击部队无所遁形，根本没有办法靠近！这几座楼房好像是一些商行的金库，修得特别坚固，重炮都未必能炸开。”
孙百里想了想说道：“你还记得马鸿兴的部队是怎么对付中央军的机枪的吗？我们没有坦克，可以试试这个办法。”
钟武一拍脑袋，懊丧地说道：“我怎么没想起来呢！”然后大声命令道：“快去弄几十床棉被上来，越快越好！”
孙百里看着对面据点上不停扫来扫去的探照灯问道：“你这里有多少探照灯？”
钟武感到有些奇怪，回答道：“有十几部吧，你问这个干什么？”
孙百里解释道：“你把探照灯全部集中起来，等部队开始冲锋的时候，同时对着敌人的据点开灯，让小鬼子连眼睛都睁不开，看他们怎么打！”
钟武埋怨道：“军长，你有这么好的办法为什么不早说？”
孙百里不悦地说道：“你以为我是神仙啊，这是看到敌人的探照灯才想出来的！”然后催促道：“还不命令部队快点准备！”
