日军对蕴藻浜阵地的突破，使中央作战军的左侧背受到威胁，因而，第三战区将新到达的第21集团军投入该方向，并于10月14日，下达了第4号作战命令：
（1）本军应先行巩固现阵地，再图扑灭蕴藻浜南岸敌军，恢复刘行、罗店之原阵地。
（2）右翼军应巩固沿江、海岸一带地区之守备，打破敌上陆之企图，并利用浦东、黄浦江岸阵地，对虹口敌根据地及敌舰实行扰乱射击。松江附近阵地带及嘉、乍阵地战区工事之构筑，应迅速完成计划。
（3）中央作战军应先巩固蕴藻浜南岸之阵线，并迅速加强彭浦至大场及江湾至大场，至老人桥，至新泾桥，至陈家行一带预备阵地，再着主力由唐桥站以西地区转移攻势，扑灭蕴藻浜南岸之敌，向刘行以南地区进展。
另以一部担任沪南、沪西一带之警戒与守备，及黄浦江西岸阵地之构筑。
（4）左翼作战军应先以一部担任江岸之守备，主力先巩固原阵线，并加强南翔至马陆镇，至登新桥，至沿新泾河，至浏河镇之预备阵地，再协同中央军转移攻势，向刘行、罗店一带地区进展。
（5）第11军团应以主力担任江岸之守备，一部构筑吴福阵地野战工事及昆支阵地，并积极设备太湖地区之防卫。
（6）扬子江两岸江防队，应严密江阴附近之封镇，并担任江岸之守备，另以一部构筑江阴要塞地带之野战工事。
（7）炮兵队应以主力于小南翔以东地区，一部于马陆镇附近占领阵地，须能以全火力指向唐桥站以西蕴藻浜南岸及广福以南地区，支援第21集团军及第19集团军之战斗。对敌炮兵之制压，应于短时间内行急袭射击。
作战地域：
右翼作战军与中央作战军分界线同前；
中央作战军与左翼作战军分界限为南翔汽车站至小南翔、唐家桥、陈家行、杨家宅、刘行南岸相连之线，线上属中央作战军。
第4号作战命令还附军队区分如下：
（1）右翼作战军
①第8集团军辖第62、第63、第55各师，独立第45旅，炮兵第2旅第2团，教导总队炮兵营；
②第10集团军辖第45、第52、第128各师，暂编第11、第12、第13旅，独立第37旅，宁波防守司令部。
（2）中央作战军
①第9集团军辖第87、第88、第36、第3、第61、第18各师，税警总团，上海保安总团，炮兵第2旅第3团第1营，沪警备司令部；
②第21集团军辖第1、第78、第171、第173、第174、第175、第19、第32各师；③直属第28师。
（3）左翼作战军
①第19集团军辖第57、第13、第9、第6、第134、第135、第159、第160各师，教导旅；
②第15集团军辖第44、第60、第51、第58、第56、第11、第67、第14、第98、第59、第90、第15、第77、第8、第16各师，独第34旅，江苏保安第4团，炮兵第16团。
（4）江防总司令部辖第102、第103、第111、第112、第53各师，海军司令部，江防司令部，江阴、镇江要塞司令部，江苏保安第2团，炮兵第8团1个营、第10团1个营。
（5）第11军团辖第33、第40、第76各师及太湖警备指挥部。
（6）炮兵指挥官刘翰东辖炮兵第3团1个营及炮兵第4团、炮兵第10团1个营、炮校练习队2连。
第三战区将蕴藻浜南岸地区划归中央作战军后，朱绍良即按第4号命令的军队区分，将蕴藻浜南岸的部队统归第21集团军总司令廖磊指挥。
在淞沪会战前线，和外国记者合影的中国士兵。图片来自网络
经过15日至18日连日激战，第133、第134两师因损失惨重，后调至南翔地区整补，由第173、第174两师接防。
这两个师系桂军系统第48军的主力部队，他们刚由广西至徐州、海州地区再转来淞沪战场，士气极为昂扬，步兵轻武器装备较好，战斗力甚强，纪律亦佳。
但是，对现代战争缺乏实战经验与认识，强调精神因素，对战术运用及工事构筑均较为忽视。比如，第174师的1个团在敌火力下接防，仍按一般情况，全团集中站队，由团长讲话后，再进入阵地，因而在集中时遭到日航空兵的袭击，尚未进入阵地，即损失兵力近半。
这时，日军第9师团逐渐向南推进，与右翼掩护的第11师团之间出现了空隙。
松井石根即将第13师团之一部由结合部投入战斗，以加强第一线的攻击能力。
因而战斗更加激烈，其最前部队已推进至蕴藻浜以南约5公里处。如现在的战线再被突破，日军即可直趋大场，中国中央作战军即有被切断后路的危险。
第三战区长官部与副参谋总长白崇禧得知敌情后研判，决心以新投入战场的桂系第48军为主力，对蕴藻浜南岸日军实施反击，10月18日21时下达了转移攻势的第5号作战命令：
（1）敌军主力仍继续向我蕴藻浜南岸阵地攻击。
（2）本战区以击破蕴藻浜南岸敌军之目的，决由蕴藻浜两侧地区转移攻势。
（3）中央作战军应以8个团编成攻击军，由谈家头、陈家行之线攻击前进，保持重点于左翼。第一攻击目标桥亭宅、顿悟寺之线；第二攻击目标赵家角、西六房之线。
左翼作战军应以4个团编成攻击军，由广福、新陆宅之线攻击前进，保持重点于右翼。第一攻击目标彭宅，第二攻击目标陆桥。
（4）其他正面各师，除守备阵地外，应编成4个突击队，向敌阵地要点出击，策应攻击军之战斗，并调整阵线，加强工事。
（5）炮兵队之火力运用，以火力支援攻击军之战斗。
（6）各攻击军应迅速侦察敌阵地状态、地形及前进道路，并搜集通过小河川之架桥材料，于21日薄暮前完成一切攻击准备。
（7）攻击开始时间另命之。
中央作战军接到战区命令后，于19日10时下达命令：
“以第21集团军新到达之部队，编成攻击军，协同左翼作战军转移攻势；第9集团军应以有力部队，于大场镇以北地区转移攻势，策应攻击军之作战，并特需注意攻击之同时，全线各军应行出击，以牵制敌军行动。”
左翼作战军接到战区命令后，也于19日10时40分下达命令。
由于各攻击军的行动统由第19集团军总司令薛岳指挥，所以，陈诚为了使反击更为有力，比战区命令规定多增加了一路攻击军。
其命令为：
“第21集团军以步兵6团为基干，编为第一路攻击军，归薛总司令指挥……
第19集团军以第66军编为第二路攻击军，由孟家宅、马家宅正面攻击前进，保持重点于右翼，第一攻击目标为杨家宅、徐宅、唐桥头之线，第二攻击目标为田都、孙家头之线。
第15集团军以第98师编为第三路攻击军，由广神福、费家宅正面攻击前进，保持重点于右翼，第一攻击目标为彭家宅、张家宅、倪家宅之线，第二攻击目标为老宅、张家宅之线。均归薛总司令指挥。”
各集团军接到作战军的命令后，即开始进行组织准备。
第21集团军总司令廖磊以第48军第174师为第一攻击军之第一线师，以第173师为第二线师，均归第48军军长韦云淞指挥；
第19集团军总司令薛岳以第66军第160师及第159师各一部组成第二攻击军，由旅长邓志才指挥；
第15集团军总司令罗卓英以第98师第292旅为第三攻击军，由该旅旅长指挥。第一线其他各师各编成1至8个突击队，准备向当面之敌实施牵制性攻击。
10月21日19时，全线炮兵按照计划开始实施破坏射击，20时，各路攻击军及突击队先后发起反击。
主要反突击方向的第一路攻击军第48军所攻击的陈行、顿悟寺、桃园浜一线，正是日军主力第13师团和第9师团主攻方向上的主要进攻地段，兵力、火力都特别集中，中国军队的有限炮兵根本无力制压日军各炮兵阵地及火力点。
而第48军的山炮又因射程太近（仅1200米），到达淞沪战场后，无法使用，多被廖磊派人运回桂林。
加以攻击部队本身没有进行制压敌人火力点的部署，全凭血肉之躯在暴露的阵地之外向敌冲锋，所以，官兵虽极勇敢，但无法突破敌人的阵地，反而伤亡奇重，旅长伤亡4人，团长伤亡10人，营以下军官及士兵伤亡过半，攻击顿挫。
第二、第三路攻击军也因缺乏必要的火力支援，亦未能到达命令所规定的攻击目标。
至于正面各师的突击队，由于兵力不足或行动不够积极，均未有效地支援各攻击军。
激战至22日凌晨2时许，日军开始反击，各路攻击军先后退至小石桥、大场镇、走马塘、唐家桥之线。
淞沪会战中日军发起反攻。 图片来自网络
24日、25日，日军在航空兵火力支援及坦克引导下，继续猛攻第21集团军阵地。26日，大场镇被日军攻占，防守该地的第9集团军第18师师长朱耀华悲愤自杀。
大场镇的失守，使中央作战军的侧背受到严重威胁。第三战区决定放弃北站至江湾间阵地，向苏州河南岸转移，左翼作战军则仍与敌对峙于原线。
26日23时，第三战区下达了第7号作战命令：
“（1）本军以达成持久抗战之目的，除以一部据守铁道沿线附近诸要点外，将南翔以东阵地逐次转移于吴淞江（即苏州河）南岸。
（2）中央军应派队固守北站附近彭浦、真茹车站暨南新线真茹镇、倪家巷诸要点，极力妨害敌军之前进。
其北站附近据点，着由第88师派兵1团担任之，于上海西站、丰田纱厂、北新泾、姚家渡之线，沿吴淞江南岸，与左翼军连系，迅速布置新阵地。
另于杜家宅、钱家宅、七家村、花家宅之线，沿虬江南岸占领前进阵地。其原任沪南及沪西之守备部队，仍应严密警戒，增强工事。
（3）左翼军应派队据守望桥浜、顾家港、陈家湾、洛阳桥、新泾桥西端诸要点，极力妨害敌军之前进，并于姚家渡（不含）、江桥镇、上行上、墙门头、小南翔、唐家桥之线，连系蕴藻浜北岸原阵线占领阵地，另于石桥、林家木桥、刘家池、吴家坟、杨树园、孟家宅之线占领前进阵地。
（4）两军作战地境，现定如下：黄渡镇南、吴淞江南岸、姚家渡、倪家巷、九王庙、洛河桥相连之线，线上属中央军。
（5）各军应将接近敌方各公路、铁道、桥梁尽数破坏。”
中央作战军及左翼作战军接到命令后，除留置掩护部队仍在原阵地外，主力按照命令向苏州河南岸阵地撤退。
由于日军加强了航空兵火力对地面战斗的直接支援，所以，中国军队的损失甚大。
在蕴藻浜、大场镇战斗期间，仅日海军航空兵支援其第3、第9、第101师团就达1663架次，投下炸弹5267个，约390吨。
至28日，除第88师的1个营仍据守四行仓库、独立奋战外，其余中国军队全部转移完毕。
顾祝同在下达第7号作战命令之前，曾以电话告知第88师师长孙元良，蒋介石想要第88师留在闸北，死守上海，征求他的意见。
孙元良认为孤守闸北、任敌军屠杀，不值得，也不光荣，最后，勉强同意留1个团死守闸北。
所以，第7号命令才规定“北站附近据点，着由第88师派兵一团担任之”。但是，孙元良仍不肯忠诚地执行命令，而仅令第524团中校团附谢晋元率该团第1营留守四行仓库。
谢晋元及营长杨瑞符率领该营在与中国军队完全隔绝的情况下英勇奋战至30日，方在英国军人劝导下，通过苏州河退入租界。
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