10月20日，日本组建第10军，打算在上海战线背后的杭州湾登陆，包抄中国军队。同时，日本华北方面军的第16师团也转隶上海前线，使淞沪战场的日军兵力达到25万人。
10月27日，日军向上海市区的中国军队重要阵地--四行仓库发起攻击，中国第524团团副谢晋元率400余人（对外称"八百壮士"）沉着应战，连续打退敌人多次进攻。恼羞成怒的日军以坦克引导步兵冲锋，企图冲开仓库大门，危急关头，敢死队员陈树生全身缠满手榴弹，从五楼窗口纵身跃下，与日军同归于尽。谢晋元部与日军激战四昼夜，毙敌240余名，最终在外界斡旋下于10月31日夜退入公共租界。"八百壮士"的英勇事迹震慑了日军，振奋了全国人心，被誉为抗日奇迹。
杭州湾登陆终结战事
11月5日，日军第10军在杭州湾北岸登陆，迅速向中国军队的背后迫近，8日陷金山，并向昆山进攻。这样一来，日军对上海形成南北夹击之势，国民政府只好下令全线后撤。11月10日，日军向上海市区发动总攻。11日，中国军队撤出上海。12日，日军占领了除租界以外的上海市区，日军总司令松井石根狂妄地叫嚣："日本已成上海之主人翁！"
