进入10月以来，日军对广福镇以南、蕰藻浜一线的进攻日益猛烈。
日本上海派遣军司令官松井石根大将集中了三个师团，配置大炮一百多门、装甲车一百多辆，还有海军航空兵火力支援，猛烈攻击中国军队蕰藻浜防线，毫不掩饰自己直取大场、南翔的战略图谋。10月5日到8日，日军集中第3师团、第9师团，在飞机、坦克、大炮的火力支援下，先后攻占国军第8师据守的蒋宅阵地和第16师据守的顿悟寺阵地，突破蕰藻浜防线，渡过蕰藻浜，继续向墙门头、桥亭宅进犯，我第8、第16师与敌反复争夺，多次逆袭，终因伤亡重大，敌众我寡，形势危急。后因第1军及税警总团及时赶到，便协同第16师及在蕰藻浜北岸的第57师，合力反击，一举收复了顿悟寺。迫使南渡蕴藻浜的日军停止在墙门头、姚家弄、严宅之线。另一股日军又从唐桥站渡过蕴藻浜，攻击第61师左侧背，经第36师108旅支援，将日军击退，与日军在黑大黄宅、严宅一线对峙。与此同时，日军对中国军队据守的蕴藻浜北岸唐家桥、新陆宅、广福、费家宅一带的第19集团军所属第9师、第57师、第13师阵地，持续猛攻，国军阵地大多被炮火摧毁，伤亡重大，多处阵地几经易手，最终还是将来犯日军击退。
日军见久攻不下，便派出军机在国军防线后方投毒，导致第9师大量官兵饮水食物中毒，所幸的是发现和抢救及时，日军阴谋并未得逞。
10月上旬和中旬，整个淞沪战场的焦点都集中在蕴藻浜一线。
在蕴藻浜一线，日军进攻受阻，便持续向上海派兵增援。10月16日，日军常备师团第8师团分别乘坐南山丸、华山丸、金城丸到达上海，在招商北栈及吴淞等处登陆，登陆人数在一个旅团上下，还有余部又于次日全部到达。同样是在这一天的凌晨，日军常备第14师团沫松部援军4700人乘坐运输舰面由丸、青海丸停泊江山码头，登陆参与杨行方面作战，当日晚间十时，日本关东军村野部5000多人乘坐日本邮轮波洋丸从天津抵达上海，投入到引翔乡方面战场。日军援军来势汹汹，上海战局形势堪忧。