一二八事變發生時，駐京滬地區的中國軍隊是第十九路軍。全軍下轄第60師，駐防蘇州、常州一線。
第61師，駐防南京、鎮江一線。
第78師，駐防上海、吳淞、昆山、嘉定一線。
全軍共3萬3千多人。
第19路軍總部在接到關於日軍發動進攻的報告後，蔣憬然總指揮、蔡賢初軍長夜步行軍趕至真如車站，設立臨時指揮部，依照之前預估的戰前部署，命令後方部隊迅速向上海推進。
29日天亮以後，日軍在裝甲車的掩護下，連續發起猛攻，日機也由航空母艦“能登呂”號起飛，對閘北、南市一帶狂轟濫炸，戰火迅速漫延。
守軍第156旅所部，頑強抗擊日軍的進攻，以集束手榴-彈對付日軍的裝甲車，組織敢死隊以潛伏手段炸毀敵裝甲車，堅守每一陣地，並在炮火掩護下適時向敵實施反擊，打退日軍的連續進攻。
日軍曾經幻想的，隻要一旦發起攻擊，中國軍隊就會不戰而退的夢想破滅了，我156旅將士的英勇無畏和頑強奮戰，讓日軍吃夠了苦頭。
日軍指揮官意識到，想以區區數千兵力是不可能戰勝對麵這支堅強的中國軍隊的，之前揚言“三小時占領閘北”“十二小時搞定上海”的囂張氣焰已經成了個笑話，於是就向國內請調援兵支援。
29日17時，第156旅主力趕到，乘著對麵日軍進攻受挫，兵力不足的時機，馬上就加入戰鬥，進行反擊，奪回北站及天通庵車站，並乘勝追擊，一度攻占日軍上海陸戰隊司令部，迫使日軍退至北四川路以東、靶子路以南地區。日軍首次進攻以失敗而告結束。
日軍進攻受挫後，29日下午英、美國領事出麵調停，中日兩軍達成了在29日夜20時停止戰鬥的協定。
十九路軍明知其為緩兵待援之計，隻因本軍也需調整部署，同意停戰。
而日軍卻卑鄙地乘著停戰的間隙，開始增援陸軍，目的是繼續擴大戰爭規模。
早在上海局勢緊張時，日本就曾打算派遣陸軍，但是為海軍所拒絕。可隨著戰事不利，海軍不得不向陸軍求援。
2月2日，日本內閣便決定正式派遣陸軍。由於上海戰況告急，決定派出上海派遣混成旅團(旅團長下元少將)與第九師團(師團長植田中將)，並先行運送上海派遣混成旅團和獨立戰車第二中隊等部(此後稱混成第24旅團)。
同時，日本海軍也增派橫須賀第2特彆陸戰隊赴援上海。混成第24旅團於2月7日午後在吳淞登陸。至此，日本海陸空軍已增至萬人以上。