日軍方面，反應也快，在國軍退出上海後，隨即佔領上海全市，同時派兵追擊，在第一道國防工事前，開始了試探性的進攻，被中國守軍擊退，隨着日軍的部署到位，日軍開始動用二十萬軍隊猛攻吳福線和乍浦線，吳福線在太湖的右邊乍浦線在太湖的左邊，日軍動用了一切力量和使用了一切武器，包括毒氣彈，依然沒有完全攻破這兩道國防線，國防線的五到防線梯次配備，在日軍沒有使用裝甲集羣之前，光靠徒步的士兵去突破，只能是死傷累累。
戰後具參戰老兵回憶，1935年，於德元加入了西北軍楊虎城將軍特務團（即警衛團）。1937年淞滬會戰打響後，楊虎城將軍抽調十七路軍精悍力量組成赴淞滬增援團，於德元奉命出征。
1800名熱血男兒每人配１把４公斤重的大刀、１挺機關槍和６顆手榴彈，向上海進發。抵達上海後，他們被編入88師，死守吳福線的一段陣地。敵人裝備精良，日軍坦克就在對面逞兇，但戰士們高喊着“決不能讓日本人把陣地攻下來”，寧死也不願做亡國奴！
機槍掃射，炮彈橫飛，戰士們浴血奮戰。很快，戰壕裡的水就變成了紅色，不斷有人在受傷、犧牲。每當有戰友在身邊犧牲，於德元就會大喊一聲：他奶奶的！
有一次，於德元正在掩體旁射擊，只覺得額頭一熱，兩眼頓時什麼也看不到了，一顆子彈擦着他的額頭飛過去了，鮮血糊住了他的眼睛，但他根本顧不上包紮，繼續戰鬥。隨後的幾次戰鬥中，於德元的左腿、脖子先後被子彈打中，但只要還能動，他就一定堅持打下去。
很快，子彈打完了，不知是誰大喊一聲：“我們不能再退了，哪怕只剩一人一槍一彈，也要堅持到底，與陣地共存亡！”於德元抽出大刀就衝了上去。在西安時，於德元就是大刀班的兵，對日本人的刀法有過研究。撥、擋、刺，上來就把一個日本兵的頭砍了下來。還沒等他喘息過來，又一個日本兵上來了。大刀翻飛，血肉四濺，於德元不知道戰鬥是何時結束的，只覺得眼前的日本兵漸漸少了，一停下來，他只覺手腳痠軟，這時，他已經砍倒了13個日本兵。
經過一個多月的拼殺，到1937年10月返回陝西時，1800人的隊伍就剩下了600餘人，隨後又到山西打鬼子
川軍少將的回憶：
1937年8月13日，淞滬抗戰爆發時，杜重石任川軍二十軍駐上海辦事處少將處長。奉蔣中正命令，在軍長楊森帶領下，二十軍士兵穿着自己打的草鞋，戴着竹斗笠，有的還帶着油紙傘，9
月1日從貴州安順徒步出發，沿湘黔公路行軍，到湖南辰溪乘船到長沙，換乘火車經粵漢路到武昌徐家棚車站，連夜渡江到漢口，再由漢口到浦口換京滬線火車，於11月12日抵達上海前線的南翔火車站集結。
11月15日，部隊投入守衛國防線戰鬥，二十軍一三四師首日就遭到日軍進攻，惡戰開始。
“敵人火力很猛，我在戰壕裡用刺刀把一頂軍帽撐出去，轉眼間帽子上就被打了十幾個洞。”杜重石回憶說，“我們的隊伍每天一個師一個師地加入前線，有的師上前線一天就減員一半，有的支持了兩天就減員三分之二。戰場就像個大爐，人一填進去就被熔化了。”
11月16日，八○二團團長林相侯壯烈殉國。林相侯部與日寇白川大將指揮的第九師團和禁衛師團激戰，日軍憑藉武器優勢，發起猛烈攻擊，林相侯親臨第一線指揮作戰，屢挫日軍。16日傍晚，日軍發起又一輪攻勢，士兵潮水般涌來，陣地眼看不保，林相侯衝出戰壕，吼聲震天，拼殺間，頭部中彈倒下。林相侯是川軍在淞滬戰場上爲國捐軀的第一位團長，他以這種姿勢犧牲：怒目圓睜，手指前方……
二十軍以血肉之軀保住一寸陣地不失，還奪回了中央軍二十三師丟掉的陳家行陣地。11月18日，804團奉命收復失掉的陣地。團長向文彬率部當夜惡戰，奪回了陣地，但全團官兵，營長只剩彭煥文1人，連排長非傷即死，無一倖免，班長剩下4個，士兵只剩120餘人！一天中3小時內，向文彬由中校升上校，由上校晉升少將……
12月5日，楊森奉命將陣地交廣西部隊接防。至此，二十軍結束了20晝夜上海抗戰，奉命到紀王廟整頓殘部，一個軍的殘餘部隊，只能勉強編爲一旅。
地面部隊在血火拼殺，而空軍也同樣是在拼命保護國防線上的領空，日軍的木更津航空隊和96艦載機在空軍的多次伏擊下，結果是損失慘重，然而空軍的一百多架戰鬥機也快消耗完了，本來空軍有三百多架戰鬥機，但又有一百多架無法起飛，只能成爲配件提供者，不然戰爭打道現在，空軍早就沒有飛機配件了。
幸運的是，因爲蘇聯與日本的仇恨，派出了蘇聯航空志願隊，共有一百多架戰鬥機，四十多架轟炸機，才勉強保住了國防線上的一半的制空權，由此產生了無數可歌可泣的空中英豪。
10月29日下午2時30分，日軍數十架戰機分多層編隊，從上海起飛，偷偷向南京襲來。中國空軍和蘇聯志願航空隊嚴陣以待，出動數十架戰機升空攔截。
滿天的槍、炮聲，像一塊巨大的磁石，引來地面越來越多的目光。從現存的照片看，當時很多南京市民走出家門，涌上街頭，密切關注着天上的戰鬥。有人表情嚴肅緊張，有人露出笑容，顯然，天上的一切扣住了人們的心絃。中國勇士們果然不負衆望，在自家門前越戰越勇，拼死殺敵。
懷民的戰機，是第4大隊副大隊長董明德的僚機。他們在空中縱橫馳騁，連續擊傷敵機。一番鏖戰，懷民痛快地擊落1架敵機後，招來幾隻紅了眼的惡狼的圍攻。5架敵機死死咬住他，將他包圍起來，集中火力猛射。懷民飛機的油箱中彈起火，操縱不靈，飛機冒着煙向下栽去。這時，敵人的子彈也射中了他的胸部。
在此緊急關頭，懷民本可按照操作規程，跳傘求生。然而，令地面無數人驚愕、動容的是，懷民拉平飛機，倒扣着向上翻轉180度，奮力衝向一架高速而至的敵機。敵機飛行員做夢也沒想到，中國的飛行員會殺身成仁。頃刻間，兩架飛機在空中相撞爆炸，黑煙紅火，瀰漫空中。懷民被彈出座艙，隨即墜入江底，飛機殘骸也落入江中。
天上的這一幕，如此意外，如此悲壯，震撼了每個人的心靈。
懷民的壯舉，迅速擊垮敵軍意志。在越戰越勇的中蘇空軍聯手打擊下，日本空軍終於招架不住，轟炸機率先掉頭逃竄。一串串槍彈在一陣陣怒吼中瀉向天空，飛向敵機。復仇的火光在天空燃燒，飄落的機片在空中橫飛。一團團火球閃耀着墜落下來，南京上空成了日本空軍巨大的火葬場。
此戰耗時僅半個小時，卻一舉擊落日機21架，其中戰鬥機11架，轟炸機10架。而中國空軍損失戰鬥機12架，傷亡5人。“4·29”空戰，是抗戰以來最輝煌的空戰勝利。
次日，各大報刊紛紛報道這次震驚世界的大空戰，無數國人歡欣鼓舞，也爲懷民的壯舉而無限惋惜。
懷民雖死，精神猶在，感動了無數華夏兒女。
無數的中華兒女，都在用鮮血守護着他的祖國，一寸河山一寸血。任何膽敢侵略中華的人，都將被這些英雄的兒女送進地獄。由於中國軍隊依託堅固的國防工事，讓武器精良的日軍付出了難以想象的代價，整整一個月的時間，才突破國防工事的三道防線，而每道國防工事線是五道防線，國軍傷亡近八萬人，而日軍傷亡近六萬人，這一個月的戰果是上一個月的一點五倍。
而中國軍隊的補充卻十分便利，江浙兩省的地方保安團都被抽調到南京，然後快速地補充到一線部隊，而日軍卻要從本土運來，日軍只好再一次增兵，直接運來十萬補充兵，和大量的武器彈藥，同時還有一個戰車聯隊，三百多輛坦克和一個重炮旅團，裝備有一百五十毫米口徑的重炮一百多門，其他大炮三百多門。
當日軍再一次得到增援後，隨即展開更加猛烈的進攻，並且在其坦克的掩護下，對着國防工事猛攻，由於國軍缺乏反坦克炮，只能用敢死隊去炸日軍的坦克，還有日軍的重炮對着國防工事的狂轟濫炸，破壞的十分嚴重。
日軍增兵後的第一次攻擊，就讓國軍傷亡慘重，同時失去一道防線，當晚，蔣中正見第一和第二道國防線已經不能在堅守的情況下，下令放棄吳福線和乍浦線，乍浦線撤退到杭州和湖州一線設防，吳福線的守軍撤退到錫登線做最後的抵抗和消耗。
杭州到上海的這段距離內，可以說是河流縱橫，水網密佈，日軍的機械化部隊想要從杭州這邊攻打到南京，十分困難，而從無錫這邊進攻就不同了，一馬平川也沒有什麼河流，非常利於日軍的機械化部隊。所以日軍的進攻重點在錫登線了，杭州方向，日軍只留了一些警戒部隊。