张华浜和蕴藻浜位于黄浦江与长江交汇处的东岸，与吴淞镇呈三角状。这里水网纵横，地形复杂，历来为兵家必争之地。
吴淞的炮台闻名中外。当年为抗击外来侵略，清政府从1660年开始，在吴淞附近陆续修筑了扼守长江口的东炮台、西炮台、南炮台和北炮台。然而，200门大炮和气势雄奇的钢铁要塞仍然阻止不了外国侵略者的坚船利炮。从1841年开始，这里炮声轰鸣、烽烟不息。热血和炮火谱写出千百首悲歌和壮歌。
与历次入侵的敌军不同的是，松井石根指挥的增援军，在攻击的同时，派出第3飞行团的第4侦察中队，在吴淞上空进行侦察摄影。由于台风和下雨，完成这幅大面积的要图费了时间。上海派遣军从这些连接起来的照片中了解了中国军队的防御体系，并得知中国军队的阵地比日军预想的范围要广。他们将航空摄影图与军用地图相对照，对攻击目标、兵力配置、攻击路线以及火力组织等作出了新的部署。
上海派遣军司令官听取了先遣参谋的形势汇报及陆军中央的指示，制定的作战计划是：
一、与海军协同，以一有力兵团在川沙镇方面，以主力在吴淞附近登陆，击败当面之敌，尔后占领上海及其北面的主要地带，保护帝国臣民。
二、23日黎明起开始登陆，尔后以在川沙镇附近登陆的第11师团迅速进入罗店镇，对嘉定实行攻击，并准备尔后向南翔及顾家宅附近前进，在吴淞附近登陆的第3师团要确保吴淞附近，并准备向大场镇附近前进。
松井石根对增援军的登陆作了周密的部署，他在马鞍列岛的前进指挥所与海军进行了商定：
一、海军以主力协同陆军的登陆，以一部在杭州湾及扬子江上游七丫口（上海西北）佯攻。
二、在第3师团登陆时，以海军特别陆战队作为登陆掩护队。
为了适应上海作战的新形势，在松井石根的增援军到达上海的前一天，南京大本营下令组成以陈诚为总司令的第15集团军，下辖罗卓英的第18军、刘和鼎的第39军、俞济时的第74军、周磊的第6师和炮兵第16团，担任蕴藻浜至长江岸边与浏河以东地区的作战。
陈诚对蒋介石百依百顺，不仅性情像蒋介石，少言寡语，感情不外露，连走路姿势、说话语调，甚至生活细节诸如不喝茶、不饮酒、不吃肥肉等也学蒋介石，所以深得蒋介石的信任。可惜因为他身材矮小，因而外国记者以幽默的语言称他为“大元帅的袖珍本”，而国民党的文武百官中有人叫他“小委员长”。
他是靠18军起家的。在蒋桂战争和中原大战中，陈诚南北征战，功勋卓著，升任18军军长。在国民党将领中陈诚治军严谨，训练有方。他以“人事公开，经济公开，意见公开”为口号，并努力实行，在国民党军中很有威望。
罗卓英和周至柔是他的左右手，当初这两位是陈诚手下两个师的师长。所以，陈诚奉命担任15集团军总司令负责上海北部的这片战区时，罗卓英的18军自然成了他的主力部队，还有已任空军航空委员会主任的周至柔鼎力相助。
登陆和反登陆的激战是惊心动魄的。
8月24日的《申报》以《吴淞沿岸血战一昼夜》为标题刊载报道，区区300字，虽有夸张之处，但可以看出战斗的残酷及激烈：
敌应援陆军2师团，图在张华浜、蕴藻浜、吴淞、狮子林、浏河、扬林口等处登陆，袭击我后方。我军事先早有准备，力量非常充足。21日深夜，敌舰40余艘集结吴淞口外，以最猛烈之炮火，分向我各海口猛攻，并以数十架飞机助战，谋掩护援军登陆。我军沉着应战，一方面以重炮还击，俟敌迫近海岸时，手榴弹机关枪并用，敌伤亡枕藉。彻宵血战结果，始将敌击退。22日晚敌2次进犯，战至昨日凌晨2时，一部分敌乘我炮火较稀时，伺机登陆。蕴藻浜、吴淞、狮子林等处尤众。我军抱定诱敌深入，一鼓歼灭之主旨，乘敌防御阵地当未筑妥，即以包围方式，包抄攻击。敌突围不得，横尸遍野，残敌零星奔窜，我军分头搜索。昨夜9时起，敌复以陆海空全力三次猛攻，拼命登陆，我军镇静应付，全线奋起应战，血战12小时未停，敌死亡在六七千人以上，我也有相当损失。……
从宁波开来上海运载上海难民的太古公司“新北京”号、三北公司的“宁兴”号和怡隆公司的“神福”号开到吴淞口时，正遇到日军的强大炮火向吴淞镇发起猛烈进攻，3艘轮船只得退回海岸安全处停泊。船上的发报员立即向上海发出电讯：“吴淞口海空激战犹未停息，炮舰与飞机尽行出动，海面上乱弹横飞，无法开船，只得抛锚在裹铜沙海面等待。”
24日凌晨，十几艘敌舰在炮火掩护下，驶进了蕴藻浜附近，连续一个半小时的大炮轰击，吴淞镇成了一片焦土。
在焦土和瓦砾中守卫的保安总团士兵沉着应战，趁着夜色登陆的日军一次又一次地被击退。天亮了，日军依靠空军及海军的炮火，用小船向吴淞阵地强行登陆。守兵等敌人上岸时，利用近距离歼敌，日军猛攻6次，都被中国军击溃，日军遗留下了两百多具尸体。
这场战斗坚持了16个小时，保安总团官兵伤亡超过了一半，连预备队也全部用完。眼看阵地无法坚守，只好向保安总团长求援。吉简章总团长立即派出总团预备队赶来吴淞。
援军赶到后，保安总团1团团长岳岑组织了以工兵为主的一支爆破队。等到天黑，在机枪的火力掩护下，工兵队用炸药爆破了炮台湾至蕴藻浜的公路桥，阻止了敌人的前进。
从24日至26日，敌我形成对峙状态。每日早晚，日军都以飞机与兵舰重炮轰击中国守军的阵地，掩护它的陆战队偷渡，但一次又一次地被打退。敌人发疯了。飞机和大炮集中火力摧毁中国守军的工事，失去了隐蔽的官兵伤亡极大，一部分日军乘机登陆。
自从23日接到张治中和陈诚的密电，蒋介石就心神不定。日军增援，这是意料中的事。可是据报告，从浏河口至川沙、狮子林、吴淞及张华浜一线都有敌舰企图登陆，浙江沿海似乎也有日舰活动，不知日军的真实企图是北线夺取罗店、嘉定，截断前线与后方的联络，还是攻入吴淞，增援虹口的海军陆战队？
26日，第9集团军总司令张治中给大本营副总参谋长白崇禧和主管作战的国民政府军事委员会第一部部长黄绍竑发出密电。虽然两天前他去过浏河附近的太仓和罗店附近的嘉定，但这两天的战况使人捉摸不定。因为25日在电话中与蒋介石大元帅发了一通火，所以他把电文发给了大本营。他希望白崇禧和黄绍竑给予指示，给予决断：“近自川沙河口及张华浜，匪方敌军上陆，我扫荡淞沪敌根据地之作战，不免受其影响。本军对于全局状况有如此之判断：（一）判决。我军应暂对虹口、杨树浦及罗店方面之敌取守势，先击灭张华浜之敌，或暂对张华浜及虹口、杨树浦取守势，先击灭罗店方面之敌。……”讲了一番理由后，他提出了两种处置方案：“第一案增加第6或第57师于市中心区，并增加炮兵，以二三日之准备，对张华浜之敌一举攻击歼灭，对罗店方面，暂固守宝山、月浦、罗店南方小浜、嘉定、浏河之线，并对嘉定构成坚固据点。第二案，集盼所想后续部队于嘉定、浏河方面，先击灭罗店方面之敌。对张华浜方面，以现有兵力利用小浜构成重叠阵地，而围攻之。”
这个电文中的判断，是张治中与第三战区副司令长官顾祝同商议后发出的。顾祝同的意见是先攻罗店之敌，对张华浜方面严密包围，当夜发起攻击，他盼大本营给他“卓见”。
电报送到了蒋介石那里，蒋介石思索了又思索。第二天下午4时，他发出手令，蒋介石的命令明确而具体：
“张华浜敌人至今尚不能击退，败敌必于该处有一个师团之登陆，明后日敌必大部登陆，向我军进攻，故我军在张华浜与蕴藻浜一带，务须配备重兵，以防不测。故第61与第6师在大场吴淞之部队，一面构筑据点工事，一面速与我张华浜攻击部队切实联络，南北夹击与重重包围，对于该方面各部队之配备部署，应由顾副司令长官张司令官与总顾问特别研究，期臻万全。又在杨树浦之战车应速抽出，到大场或罗店附近使用为要。”
陈诚总司令立即命令61师361团飞速增援，并负责吴淞炮台湾以南的防务，为右地区队。保安1团的兵力配备于炮台湾以北沿岸至宝山县城，为左地区队。
登陆的日军遭到了中国军队的猛烈反击。在吴淞铁路码头先头登陆的第6联队已进展到张华浜南的军工路，冲锋与反冲锋异常激烈。29日双方反复冲杀，伤亡人数激增。激战中，日军第3师团步兵第5旅团第6联队联队长冲到第一线指挥，在如雨的枪弹中，他倒下了，步兵大佐仓永辰治身中数弹，毙命在中国的淞沪铁路吴淞码头。
趁着夜幕，敌舰渐渐地聚集在炮台湾江岸。8月31日凌晨3时，几架日机在吴淞江岸投掷照明弹，惨白的亮光把守军阵地全数暴露。7时，总攻开始，30多架轰炸机和100多门舰上火炮联合向吴淞阵地轰击，61师361团官兵伤亡过半。日军发起冲锋后，溃退的守军向着淞宝路和同济路逃命。左地区队的保安1团一门小炮被炸，另一门发生了故障，登陆的日军包围了炮台湾车站，保安团长岳岑负伤。眼看大势已去，全线难以支持，保安总团团长吉章简亲自率领手枪队40多人上前线督战。在三官堂附近，他看到了退下来的败兵，361团的一团人马，只守了1个多小时，便只剩几十个残兵。
第6师接管了炮台湾。第二天拂晓，日军故伎重演。20多架飞机、20多艘兵舰还有坦克，协同登陆的日军一起向炮台进攻，血肉之躯挡不住钢铁的现代火器。第6师的防线被破，炮台湾车站首先失陷。下午2时，坚守在炮台内的保安总团官兵打退了十几次日军的冲击后终于无力反抗，100多人壮烈殉国！
吴淞炮台陷落了。9月6日，吴淞镇也告失守。滚滚江涛，高唱着一曲当地的民谣：
吴淞水，东海潮，
坚守海疆志不摇。
杀倭寇，除海盗，
爱国大旗满天飘！