1932年1月28日23时10分，日方以盐泽幸一少将的名义发出“公告”：“帝国海军鉴于多数邦人住居闸北一带，为维持治安计，将驻日军于该处，以负保安之责。本司令希望中国军队及敌对设施即刻撤退。”这实际上就是侵略上海的宣战书，为了麻痹中方，直到23时25分，他才以信函形式分别送交上海市长及公安局长。
23时20分，日军陆战队约1000人袭击上海北站，侵占五区警察署；700人强占与日军陆战队司令部紧靠、属中国军队防区的闸北天通庵车站，并以此为据点，向十九路军翁照垣部发动突然袭击；1600多人以坦克为掩护，从北四川路、老靶子路至虹口路一线，向虬江路、宝山路、横浜路、青云路等地，发起进攻。接到第六团团长张君嵩的电话报告，翁照垣热血沸腾，抓起头上的军帽奋力摔下，拼尽气力吼道：“打！给我狠狠地打！谁也不准后撤。不要怕，有麻烦我承担！”并将旅部指挥所向东移到闸北，在火线上坐镇指挥。
战斗打响后，蔡廷锴一边指挥部队抗击，一边向南京急电：“顷据闸北张团长报告，闸北左翼及虬江路均开火，我军决意抵抗。”连天炮火中，南方汉子蒋光鼐、蔡廷锴、戴戟无所畏惧，联名发表通电，重申御敌决心：“为救国保种而抵抗，虽牺牲至一人一弹，绝不退缩。”陈铭枢立即给前方将士发去密电：“此时唯有准备最光荣之牺牲，切不可轻作退后之辱也。”
随后，“上海抗敌后援会”应运而生，总部设在福煦路181号——张啸林、杜月笙等人开设的远东第一大赌场福生公司大楼。《申报》老板史量才为会长，海上闻人杜月笙、上海商会会长王晓籁为副会长，上海市民纷纷行动，掀起了拥军热潮，捐献的食品、衣物和日常生活用品堆积如山，仅现金一项，就收到700多万元。宋庆龄、何香凝和朱光珍（陈铭枢夫人）等亲临阵地慰问，并在5天之内，率领姐妹们赶制全新棉衣棉裤3万多套，赠送参战官兵御寒。在《赠前敌将士》一诗中，何香凝慷慨悲歌：
倭奴侵略，
野心未死。
既据我东北三省，
复占我申江土地；
叹我大好河山，
今非昔比。
焚毁我多少城市？
惨杀我多少同胞？
强奸我多少妇女？
耻！
你等血性军人，
怎能咽得这口气！
上海韩人各团体联合会、上海台湾联合会和上海各团体救国联合会也积极地加入到抵抗日本侵略者的行列，发放日文传单，进行反战宣传：“我们代表中、韩、台旅沪四百万民众，劝告无限牺牲宝贵生命侵略上海的日兵，中华民族是不可侵犯的，希望你们奋起自救，认清你们的敌人，倒戈相向，推翻帝国，打倒军阀……维持世界和平。”
“一?二八”事变第二天，王亚樵就吩咐许志远、蔡克强和朱大刚等，商借“祥生”、“运飞”两大出租汽车有限公司的汽车，将工友们拉到“一?二八”事发地闸北，举行万人抗日集会。王亚樵登台演讲，怒斥日军的侵略罪行，坚决反对对日妥协，号召大家拿起武器，配合十九路军，打击侵略者。随后，宣布成立淞沪抗日义勇军，指挥部设在法租界桃园里44号。王亚樵被公推为司令。蔡蹈和 任参谋长兼二团团长，许志远任军事联络专员，朱大刚为联络参谋。1000多人，分为20个大队，是“一?二八”事变期间人数最多、实力最强的一支民间抗日武装，刘刚、肖佩韦、李楷、傅耀东等分任队长。随后，淞沪抗日义勇军开赴真如、太仓一带，配合十九路军浴血奋战。2月1日，《申报》报道：
前晚闸北方面，日军向我进击后，中华民国淞沪抗日义勇军总指挥闻讯，立派义勇军200余名赶赴四川路天通庵附近，参加抵御日军。该军因成立伊始，枪械不齐，参加作战者分20人为一组，仅有枪60余杆，间携盒子炮，余者仍多大刀、长矛和斧头，奋勇冲向日军，夺获日军枪械40余杆，日军受伤者有20余人。该义勇军指挥部参加是役后，昨又召集义军，士气极盛。现已有王亚樵、蔡蹈和、郑抱真、余立奎各部人马数万，业与十九路军取得联系。
不久，陈铭枢将军特地打招呼，从十九路军抽出400支步枪、手枪，大批弹药，赠送给淞沪抗日义勇军。王亚樵非常感激：“陈司令真是雪中送炭！抗日御侮，匹夫争先。以后司令若有用得着我的地方，尽管吩咐，我王九纵然肝脑涂地，也不后退。”
蒋介石对日军的突然袭击深感意外，在《日记》中，他颇为困惑地写道：“闻昨日对上海日领事要求已承认，彼已满足，且表示傍晚撤兵，何乃至午夜又冲突也？”他请来汪精卫，讨论应对办法。汪精卫说：“南宋的秦桧遭到世人唾骂，可是我觉得秦桧也是个好人。在国家危亡关头，总要找出一个讲和的牺牲者，秦桧就是这样的角色。他自己遭世人唾骂却换来和平，使无辜生灵免遭涂炭。秦桧的救国和岳飞的抗敌，只是手段不同而已。”
30日，国民政府迁都洛阳。蒋介石就任国民党中央军事委员会委员长兼总参谋长，形成了“汪主政，蒋主军”的政治格局。直到1932年11月29日，战事平息，国民政府才下令还都。
2月2日，京沪卫戍司令陈铭枢前往上海，慰问部队，鼓舞士气。随后，他向记者发表谈话：十九路军“人怀必死之心，愿全体牺牲，以作民族生存、国家复兴之代价”。
3日13时，翁照垣接到命令：将闸北防务移交120旅，率第四、五团开赴吴淞，死看死守。次日拂晓，日本的炮兵与轰炸机密切配合，向吴淞地区狂轰滥炸，阵地上，相互咬耳都听不清说话声。吴淞桥南蕴藻浜车站，由四团八连防守，一场拼杀，全连只剩下47人，敌人的坦克车又轰隆隆地出现在阵地上。为了保存实力，赵金声连长不得不带领残部撤到桥北。翁照垣接到报告，对卫士命令：“真没用，去将赵连长枪毙！”卫士听令，冒着枪林弹雨跑到桥北，拔出手枪，对着赵连长的脑袋大吼：“奉旅长命令，你这样不中用，要我枪毙你！”赵连长泪如泉涌，用手抹了一把，回答说：“你不用枪毙我，让我冲回去，宁愿为国牺牲！”说罢，跃出战壕，向桥南杀去。日军猝不及防，毙伤无数。八连夺回阵地，仅剩7人，赵金声壮烈牺牲。
7日，天空中下着雨夹雪，阵地上异常寒冷。8时许，20架敌机在吴淞上空盘旋侦察，并在东北端阵地上投下一颗巨型炸弹，掀起的尘土，将翁照垣旅的一个排官兵全部活埋。阵地上，弹痕累累，尸体遍地。日军“四日上午九时占领吴淞”的叫嚣全部失败，被迫易帅，司令官由海军中将野村接任。
与此同时，蒋介石在洛阳亲自主持军事会议，不满意地说：“十九路军已经保持了十余日的胜利，能够趁此收手，避免再战为好。”并命何应钦、陈铭枢致电蒋光鼐、蔡廷锴、戴戟说：“蒋介公之意，我军进攻无论如何牺牲，亦不能达到任何目的，在全盘计划未定以前，仍取攻势防御为要。”何应钦随声附和：“不要打了，打了十几天也够了。”陈铭枢把眼前的茶杯一推，大声反问：“前方的将士要打，老百姓要打，我能叫他们不要打吗？”会后，陈铭枢给蒋光鼐、蔡廷锴等人发去密电，说：近来，有人主张“避免再战，枢极不谓然。十九路军必须贯彻全军牺牲之决心，以完成民族命运所寄托之使命”。
但是，中国愈软，日本愈硬。14日，日军第9师团就增兵上海，“日军通常编制每师团设步兵两旅团，每旅团设两联队，每联队约二千四五百人，每中队有步枪一百四十支，附平曲击射炮、重轻迫击炮、重机关枪各一，每师团并设有骑兵、炮兵各一大队，每师团人数总在一万六千以上”，实力大为增强；张治中眼看着十九路军弟兄苦战数日，孤军无援，实在是忍无可忍，主动请缨，蒋介石在办公室内转来转去，难下决心。他叫来陈布雷，请他出个主意。陈布雷书生气十足，直爽地说：“现在举国上下、党内党外，抗日呼声很高。蒋公若再不出兵，无异于为虎作伥，与历史上的汉奸、卖国贼有何区别？”蒋介石脸色一变，不耐烦地摆摆手，把他赶走。然后，坐在书桌前呆了半天，最后才给张治中挂电话，任命他为第五军军长，率领第87师、第88师及中央陆军军官学校教导总队，增援上海。15日，出发前夜，张治中一宿未合眼，出征前，留下一封遗书：“当前正是国家民族危急存亡之秋，治中身为军人，理应亲赴疆场，荷戈奋战，保卫我神圣领土，但求马革裹尸，不愿忍辱偷生，如不幸牺牲，望能以热血头颅唤起全民抗战，前仆后继，坚持战斗，抗击强权，卫我国土。”
20日，日军出动约2万人，在飞机、军舰和坦克的掩护下，对庙行发动总攻。蒋光鼐指挥十九路军和第五军进行坚决反击，战斗惨烈。三天内，我军以伤亡2000余名官兵，击毙、击伤日军800多人，打退了敌人的数次进攻，取得了庙行大捷。美国记者斯诺深入前线，报道说：中国军队“只能靠迫击炮、步枪和少数机枪抵御拥有优越得多的重武器的入侵者，要有多大的战斗精神啊！这是一种我原来不知道中国人所具有的坚韧不拔的战斗精神”。
日军增兵日多，而我国驻无锡、苏州一带的上官云相一师，驻浙江的戴岳一旅，驻江北的梁冠英一路以及在杭州、赣东的蒋介石嫡系部队约60个师、200万部队，却坐山观虎斗。陈铭枢忧心如焚，给行政院院长汪兆铭发去求援电，没有下文。黄炎培主编的《生活》周刊点名批评蒋介石“满口自命为国效死的死在哪里？不但自己不曾死，对于援军尚且多方捣鬼，阴阳怪气”。在上海的部分国民党中委实在坐不住了，集体联名，责问蒋介石为何见死不救。军政部却按照蒋介石的授意，不发给十九路军一枪一弹一分军饷，反而通令全军：“十九路军有三师十六团，无须援兵，尽可支持。各军将士非得军政部命令而自由行动者，虽意出爱国，亦须受抗命处分。”十九路军官兵闻讯后，肺都气炸了。蒋光鼐愤愤地骂道：“这种事敌卖国的汉奸行径，真所谓极人类历史上‘寡廉鲜耻’之尤！”
