日寇不得不又急急换上了刚组编的第三遣外舰队司令野村吉三郎中将，他奉命于2月5日离日赴沪，接替了盐泽幸一指挥上海侵略战事的指挥官。
6日，海军少将植松练磨抵沪，替代鲛岛任日本海军陆战队指挥官。
同时，日寇当局决定派第九师前往上海，援助海军陆战队。
野村吉三郎上任后，改变了盐泽幸一的作战方针，避免在闸北进行巷战，调用日寇空军进行轰炸。
又将主力军北移至江湾、吴淞方面，变巷战为野战，命令海陆空军会攻吴淞炮台，限令24小时内攻下吴淞口。
这样，敌我双方就展开了吴淞要塞和蕴藻浜地区的激烈战斗。
7日上午7时50分，日本海军陆战队在植松练磨少将亲自率领下，分两路向蕴藻浜车站进攻，海军、空军也参加了战斗。
战至12时，中国守军将进攻的日本海军陆战队一一击退。
8日拂晓，于前一天登陆的日军混成第二十四旅分三路向张华浜、蕴藻浜、吴淞镇三处进攻。
其海军司令部发言人于上午10时向美国驻沪记者无耻表示：日军决限于午前占据吴淞。
12日上午，日军混成第二十四旅两次企图架桥，均被我们的中国守军击退。
13日拂晓，日军在烟幕弹掩护下强渡蕴藻浜，在曹家桥附近突破守军的防线。
曹家桥守军第一二二旅向后包抄，将渡河之日军千余人三面包围。从上午7时起，被围之日军拼死挣扎，狼狈四窜，既不能突围而逃，又不能过桥而退，第十九路军战士全力紧逼，双方肉搏数十次，日本兵退无可退，纷纷落水，数百人溺水丧命。
下午4时，日寇已死亡过半，仍作困兽之斗。
血战至晚9时40分，进攻日寇全部歼灭。
野村吉三郎本来是打算先攻取吴淞炮台再全力进占闸北。
他曾夸下海口：“日军渡过蕴藻浜之日，即为日本在沪军事行动终止之时。”
但是，日寇两度攻击吴淞均未奏效，蕴藻浜、曹家桥一战，伤亡惨重，野村吉三郎的计划全部落空！
日寇久久拿不下吴淞，野村吉三郎猛攻蕴藻浜又不能得手，日本内阁又三易指挥官，即任命植田谦吉中将为司令官，率领第九师的2万人赴沪增援。
植田谦吉率领增援部队携带多种口径的大炮，于13、14日分批抵沪。
植田谦吉抵沪后，适逢英、美、法各国公使在沪开展和平活动，这就给了他换防布置的机会。
18日上午9时，植田谦吉通过英国公使兰浦森的斡旋，以参谋长田代少将在法租界中日联谊社与国军第十九路军代表范其务参议会见为由，要求十九路军撤退，当即被范拒绝。
这个时间段，张治中将军指挥下的中国方面第五军（南京政府的王牌87、88师抽调的精锐官兵）由南京地区赶到淞沪，参加对日作战。
张部于18日前后到达淞沪地区，第十九路军指挥部随之作出新的抗战部署：蔡廷锴率3师1旅为右翼军，集结于真如、大场之间，待机向虹镇方面出击；张治中率第五军等为左翼军，集结于刘行镇附近，待机向殷行镇方面出击，并相机策应吴淞。
即将投入战斗的第五军广大官兵，士气高昂，决心与第十九路军团结一致，并肩战斗，抵御暴日侵凌。
军长张治中特发布了《告全军将士书》，其中写道：
【深望我军将士，人人抱必死之心，以救国家，以救民族。假如日军犹有一兵一卒留我国内，我们的责任即未完成；反之，我们如尚有一兵一卒，必与日军拼命到底。】
植田谦吉上任后，借和议之机，也作了十分周密的部署：集中全部兵力3万人、野炮六七十门、战舰数十艘于吴淞口；增加飞机60余架，并有陆战队分布在次要战线。
可至此，植田谦吉所指挥的两次总攻击都已告失败。
植田谦吉发动的总攻击接连失利后，他和重光葵（日本驻华公使）、野村吉三郎等电请东京增兵。
日本军事当局决定增兵上海，并设上海派遣军，以原田中义一内阁的陆相、最高军事参议白川义则大将为总司令，接替植田谦吉，并加派菱刈隆大将为副司令官，统率第十一师、第十四师共4万人和200多架飞机来沪参战。
至此，日寇指挥官已四易其主，可侵沪日军总兵力却也已达8万人之众！
3月2日，没有增援部队的第十九路军，不得不向全国各界发出了退守待援的电文，文中说：
【我军抵抗暴日，苦战月余，以敌军械之犀利，运输之敏捷，赖我民众援助，士兵忠勇，肉搏奋战，伤亡枕藉，犹能屡挫敌锋。日寇骤增两师，而我以后援不继。自2月11日起，我军日有重大伤亡，以致力于正面战线，而日寇以数师之众，自浏河方面登陆，我无兵增援，侧面后方，均受危险，不得已于3月1日夜将全军撤退至第二道防线，从事抵御。本军决本弹尽卒尽之旨，不与暴日共戴一天。】
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