日本因不得逞改派野村率军。他率日本第三舰队增援参战，军舰多达49艘，盐泽归其统辖。2月3日，从黄埔江入口发动攻势，欲抢吴淞炮台，十九路军死守，一连猛攻四天，仍是未能突破。他另外遣盐泽率军再袭闸北。与中国守军巷战九小时，依然折将损兵，最后又再撤出。不过闸北至此已尽成焦土，盐泽随即被免职调返日本。但野村不甘初战失败，遣一旅团军力，登陆吴淞南岸。从2月7日至13日，日本连续增兵至六千众，与十九路军展开连场肉搏战。双方虽曾互有攻夺，但中国守军坚持不退。
日本又不得逞另派植田率军。是时日军已达三万，植田再领一个师团，接替野村，挂帅总攻。他于24日发动全面攻势，十九路军一度支持不住，节节后退，十分不利。后得张治中所率第五军增援，反败为胜，守住上海。
本来，于打退盐泽及野村所率的日军两轮攻势后，十九路军已是伤亡惨重，一再电请国民政府增援。那时，因为上海受到日军进犯，国民政府避祸迁都洛阳。留守南京的军政部长何应钦，以「抗日剿赤两难兼顾」为理由，不肯增派兵员支持上海战斗。江南原有六队空军，亦躲避至远方去了。于是，全国舆论哗然，指责国民政府。汪精卫本是于1月28日接任孙科刚辞退的行政院长，也处有职无权，难以应付时局。是汪精卫提出要蒋介石复出，就因这样，2月中旬蒋介石又回到南京。他为要争取舆论支持，叫张治中率新编第五军，实改编第87师及第88师的三个团，于2月15日开赴上海参援作战。与此同时，他又命何应钦发电给十九路军蒋光鼎：「避免再战为主」，争取在「双方各自撤退至相当地点」的条件下立即停战，并「从速进入外交途径」。主要因为蒋介石要与日本讲和。
另外，日本经此三攻三挫，决定改变正面策略。特命上将白川，统军从侧抄袭。至29日晨，白川率两师团登陆沪外浏河，欲采前后夹击之势，使中国军腹背受敌。
至此，十九路军基于兵疲弹尽，第五军亦折兵五千，两军合计不足四万，兼又装备落后，并无其它增援，遂决定于3月1日放弃上海范围的第一道防线，最后，撤至南翔一带，地处苏州之北。但，日本亦下令白川停战。因为此时，为了保护他们各自在华利益，英、美、法不但已增兵派舰队及士兵进入上海，并且通过国际联盟促使中日双方进行谈判。于是，从3月至5月，战事趋于沈寂。
此时，蒋介石复掌权，与汪精卫合谋，通过英国公使从中干旋、中国方面派出外交次长郭泰祺与日本公使重光葵在上海的英国领馆内进行停战谈判，并于5月5日达成停战协议。史称「淞沪协定」。其内容是：一、中国军队仍续留在现时驻地，亦即上海外围；二、日本军队退至公共租界以及虹口，一如1932年1月28日事变以前原状，但为容纳日军人数起见，可暂驻上述之毗连地点，亦即上海之内；三、为证明双方之撤退起见，设立共同委会，加入友邦代表，协助移交事宜。淞沪战争至此宣告结束。
只是，事后才又发现，原来还有附件。其一是，日本军队可以使用淞沪铁路；其二是，浦东地区及苏州河南部不准驻扎中国军队。据称，中方代表同意接受，但要日方绝对保密。当消息不得不外泄，郭泰祺被学生痛殴。
无论如何，上海还是保住了，日本军撤离战区。虽然日本并没有把上海占据，但却打通中国沿海运兵走廊，为下一步侵华行动作好部署。上海当然是必攻的城市。
其实，在日本军发动「一。二八」事变的前两天，日本政府已在东北开始了另一逐步侵占中国的阴谋。1932年1月16日嗾使郑孝胥、臧士毅等人在沈阳召开所谓「满洲善后会议」，并于2月19日宣布筹备组「满洲国」，3月9日在长春把已退位的清帝溥仪拥立登基，改年号为「大同元年」。然后，又发布了所谓「日满亲善条约」，于1934年3月1日，行「满洲帝国组织法」，并改年号「德康元年」，由郑孝胥出面与日本驻满全权大使交换公文。最滑稽是，这一公文，又由日本驻华公使当作照会通知南京国民政府。当然，南京的外交部发声明不承认满洲国。
至于曾一度奋勇抗日的十九路军，于吴淞停战协议签署后调离上海，被派遣到福建参加围攻红军。但至1933年11月20日，这支仍由蔡廷楷、蒋光鼎等统率的广东军，与陈铭枢、李济琛等在福州市召开「中国人民临时代表大会」，会议决定成立「中华共和国人民革命政府」，主张抗日，与蒋对立。21日即与工农红军签订停战协议，但，不久，蒋以南京政府名义动员海陆
