1月27日，村井向上海市当局发出最后通牒，限28日18时以前对四项要求给予满意答复，否则采取必要行动。
第61师，驻防南京、镇江一线。
第78师，驻防上海、吴淞、昆山、嘉定一线。
全军共3万3千多人。
第19路军总部在接到关于日军发动进攻的报告后，蒋憬然总指挥、蔡贤初军长夜步行军赶至真如车站，设立临时指挥部，依照之前预估的战前部署，命令后方部队迅速向上海推进。
29日天亮以后，日军在装甲车的掩护下，连续发起猛攻，日机也由航空母舰“能登吕”号起飞，对闸北、南市一带狂轰滥炸，战火迅速漫延。
守军第156旅所部，顽强抗击日军的进攻，以集束手榴-弹对付日军的装甲车，组织敢死队以潜伏手段炸毁敌装甲车，坚守每一阵地，并在炮火掩护下适时向敌实施反击，打退日军的连续进攻。
日军曾经幻想的，只要一旦发起攻击，中国军队就会不战而退的梦想破灭了，我156旅将士的英勇无畏和顽强奋战，让日军吃够了苦头。
日军指挥官意识到，想以区区数千兵力是不可能战胜对面这支坚强的中国军队的，之前扬言“三小时占领闸北”“十二小时搞定上海”的嚣张气焰已经成了个笑话，于是就向国内请调援兵支援。
29日17时，第156旅主力赶到，乘着对面日军进攻受挫，兵力不足的时机，马上就加入战斗，进行反击，夺回北站及天通庵车站，并乘胜追击，一度攻占日军上海陆战队司令部，迫使日军退至北四川路以东、靶子路以南地区。日军首次进攻以失败而告结束。
日军进攻受挫后，29日下午英、美国领事出面调停，中日两军达成了在29日夜20时停止战斗的协定。
十九路军明知其为缓兵待援之计，只因本军也需调整部署，同意停战。
而日军却卑鄙地乘着停战的间隙，开始增援陆军，目的是继续扩大战争规模。
早在上海局势紧张时，日本就曾打算派遣陆军，但是为海军所拒绝。可随着战事不利，海军不得不向陆军求援。
2月2日，日本内阁便决定正式派遣陆军。由于上海战况告急，决定派出上海派遣混成旅团(旅团长下元少将)与第九师团(师团长植田中将)，并先行运送上海派遣混成旅团和独立战车第二中队等部(此后称混成第24旅团)。
同时，日本海军也增派横须贺第2特别陆战队赴援上海。混成第24旅团于2月7日午后在吴淞登陆。至此，日本海陆空军已增至万人以上。