野村和平乡从日本带来一万多援军自然不是为重开和谈增加筹码的，而是要武力占领上海。日本现在在上海的总兵力已超过两万，他认为有足够的力量将十九路军从上海赶走。但平乡的傲慢和义气用事使野村作战顾虑重重，不过自记者招待会的情况被媒体披露后，平乡这个傲慢的小个子将军受到陆军大臣荒木贞夫的严厉警告，他现在脾气好多了。
野村同平乡商议后，决定由第三舰队向张华浜和蕴藻浜进攻。平乡很瞧不起海军作战，他想指挥陆军部队在闸北一显身手，但荒木警告他要听从野村指挥，否则调他回国。
二月七日，野村指挥第三舰队向吴淞进攻。二月七日，吴淞口风大浪急，而且晨雾弥漫着江面。吴淞口近来停靠着许多欧美国家的军舰，由于中日在上海的军事形势日渐紧张，美国亚洲舰队总司令台纳已率数舰队由爪哇来了上海，有两千多海军陆战队在外滩登岸，日本飞机误炸了美国人开的永安三厂，美日关系日渐紧张，虽然村井就此向美国人赔礼道歉，但美舰司令台纳已发出通牒，不能允许此类事件再次发生。英国海军总司令凯莱前不久也乘旗舰肯特号泊于吴淞口外，他们都剑拔弩张，稍有不慎便一触即发。所以野村变更了进攻计划，由平乡指挥陆军部队向吴淞发动进攻。
平乡很高兴指挥这次陆地作战，他调集三千余名日本陆军部队分两路向吴淞进攻，一路从杨树浦的军工路出发，一路由黄浦江畔的粮米站出发，两股日军相约在张华浜会合后北攻吴淞。
日军将领间虽有间隔，但他们在战场上却是协同一致的。他们认为这是接任后的第一仗，战场上的胜利不仅能振奋日军连战连败的低迷士气，也会遏制住中国军队和民众日益高涨的反日抗日的情绪，所以这次吴淞之战他们做了必胜的准备。
平乡先调集了十多架飞机对吴淞进行地毯式的轰炸，然后用四辆装甲车开路，他从前次吴淞口作战中吸取了教训，单靠飞机大炮的狂轰滥炸不足以彻底摧毁中国军队的战斗力，所以他先避开地面进攻以防遭遇伏击。装甲车后面是二十辆自行车组成的车队，除了有短枪还身挂冲锋枪，准备随时就地抵御，在后面是十余辆大卡车，每辆卡车上都站满了日本兵。这路日军极为小心，上午九时由杨树浦的军工路徐徐前进。他们原以为会遭到中国军队阻击，但出乎意料，很平安的到达了淞沪线上的张华浜，平乡和野村都深深地舒了一口气。另一路一千余名日军由水路向张华浜靠近，他们分载两艘军舰顺黄浦江驶进高桥光华油栈的浦中，然后用铁壳船把军舰上的日军渡到张华浜的粮米站码头登陆。这一路日军也顺利到达，两路日军顺利会合。
进展如此顺利让野村有点意外，甚至觉得顺利中有潜在的危险，但平乡却不这样认为，他认为中国军队本身就不堪一击，在前一个星期的战斗中日军竟屡次被中国军队战败，那简直就是个笑话。今天中国军队在日机狂轰滥炸中必然失去了战斗力，不可能对日军进攻做出有效地抵抗，他主张将这三千精兵迅速北进，渡过蕴藻浜，攻陷吴淞，不能再犹豫延缓，否则中国军队得到增援恢复了战斗力，要夺取吴淞就难了。
野村不相信一次轰炸会使中国军队丧失战斗力，轻敌冒进是盐泽一败再败的致命所在，他坚决制止平乡的鲁莽行动，在从张华浜向吴淞进攻的途中，仍先用飞机对蕴藻浜两岸进行反复的轰炸，为了加快军队的进攻速度仍以卡车运进，用装甲车在前开路。
上午十时平乡挥军北进，但没有早上顺利，途中遇到了翁照垣一五六旅的抵抗，首先是地雷的威胁，在前面开路的四辆装甲车有两辆被炸得不能再动弹，车里的日军也大都伤亡。当日军遭地雷袭击，翁照垣的部队便凭借农田沟坎对日军进行袭击，使日军每前进一步都要付出代价，但当日军下车组织还击，中国军队又消失了，平乡的嚣张气焰低落了不少，他觉得这似乎不是在打仗，他认为真正意义上的打仗就是相互展开你死我活的博杀。
野村一面派飞机助战，一面把停在高沙桥的军舰顺着黄浦江北上吴淞口助战。到下午一时，平乡由张华浜北上的三千余日军终于到了蕴藻浜与黄浦江的交汇点蕴藻浜车站，车站与中国军队据守的吴淞隔河相望，跨越蕴藻浜的铁路桥已被炸断，要渡过蕴藻浜必须架设浮桥。平乡在部队到达后也不让休息，用大卡车拖运木板架桥，木板都是从乡村老百姓的房屋上拆取得，到午后两点钟浮桥终于架设起来了，因为冬季枯水，蕴藻浜的水面本身就不宽。
谭启秀指挥的要塞守军与翁照垣的一五六旅，兵力不足三千人，要抗击三千余日军的进攻很困难，谭启秀认为在敌强我弱的情况下兵力不能分散，故不派兵在张华浜堵截。但有千余人的义勇军，由王亚樵的“铁血锄奸团”和仇鸾发的义勇军组成，他们是最让日本人头疼的便衣游击队。王亚樵的“斧头党”曾在庐山袭击过蒋介石，在上海车站也暗杀过宋子文，被政府视为恐怖组织，现在尽管王亚樵视日寇为仇敌，积极抗日，但上海市政府并不支持他，上海的媒体也很少报道他的抗日事迹，后来上海媒体把他的成员和仇鸾发的成员统称为上海抗日义勇军。王亚樵的“铁血锄奸团”组织要严密的多，战斗力也强，突出表现为一个狠字，不过他们主要在上海市区配合十九路军作战；仇鸾发已八十六岁了，是名义上的义勇军司令，主要是由师长邱天明，副师长陈志强领着抗击日寇，他们的人数虽多，但组织远不如王亚樵的严密，他们是由一些充满热情的青年学生和从日本工厂里出来的工人组成，他们手中没有什么武器，主要是惩办汉奸和日本特务，以及募捐和救护伤员和难民。王亚樵的义勇军得知野村和平乡要大规模进攻吴淞，便由余立奎带了一支上千人的义勇军潜入淞沪线袭击平乡指挥的部队，他们几次在张华浜到蕴藻浜车站的途中埋地雷炸平乡的运兵卡车，但日军火力太强，余立奎的义勇军无法与日军对峙，只好采用游击方式配合一五六旅作战。翁照垣的一五六旅在蕴藻浜北岸迎击平乡渡河的日军，谭启秀指挥要塞守军坚守炮台，严防日舰袭击。野村和平乡这次作战的主要目的是攻占吴淞，平乡指挥的三千余日军冒着对岸中国军队的强火力扫射强渡蕴藻浜。
翁照垣的一五六旅与日军三千余人在蕴藻浜河畔展开遭遇战。由于两军近距离作战，日军的炮兵部队无法发挥威力，平乡中将便从张华浜叫来步兵增援。但余立奎的义勇军一方面游击日军，另一方面派人潜入蕴藻浜车站将日军的浮桥炸毁。渡河的日军孤军深入，断去后路，在激战中日军死伤惨重。平乡见形势危急请村野把军舰开进吴淞口援救渡河作战的日军。下午二时，三艘日舰向吴淞口驶近，并以舰艇的猛烈炮火为被困的日军助战。这为陷于困境的日军增添了勇气，他们奋力突围向军舰方向靠近，但坚守吴淞炮台要塞的炮兵猛轰前来接应的日本军舰，一五六旅也奋力追击突围的日军，日本人三艘军舰有两艘中弹起火，这时日机也飞临吴淞救援，一霎时日军的海陆空混战在吴淞，尽管有一架飞机被击落，但日本飞机炸得太厉害，有力遏制了一五六旅的追击，日军有一千多人被军舰接走。二月七日的进攻，日军死伤约两千余人。这是新任司令长官村野不能接受的，也使初次与中国军队交手的平乡感到难以理解，他几乎不相信中国军队能在他的强大攻势下取胜，但事实又摆在他的面前。在这次战斗中仅日军尸体就运走了六卡车，还有许多尸体不便运输只好就地泼上汽油焚烧。
野村的失败使日本内阁受到很大的震动，日本外相芳泽召集海相、陆相会商上海战事，这次陆相荒木没有气势汹汹指责海军部，海相大角却对平乡的蛮干有意见，但也不好当着荒木的面说出来，毕竟挂帅的还是海军司令野村。外相芳泽在军队久战不胜的情况下重提欧美四国的和谈五原则，荒木、大角对和谈的多数条款同意，因为没有损害日本的利益，但对其中有要求日军退入公共租界表示激烈的反对。既然军方对大多数条款表示满意，犬养内阁便派前南满铁路总裁松冈赴上海进行外交活动。
二月九日野村调重兵向蕴藻浜发起第二次强大攻势。这次野村和平乡倾其海陆空三军之全力猛攻吴淞，想一举实现他在记者招待会上“我军在吴淞踏平华军壕沟之日为时不远，请诸君拭目相观，届时即结束华军之抵抗”的誓言。
日军在原有兵力的基础上又增调六千，共兵力七千余人。这次野村和平乡分析了上次失败的原因，认为仗虽打得很坚决，但打得不够聪明，平乡认为只注重正面强攻是不够的，他提出除正面强攻外应调兵迂回，绕攻中国军队侧翼和后方，使其首位不能相顾。野村认为海军迂回绕攻，深入敌后很难奏效，因为海军只有一条水路，目标明显容易被发现，也容易被阻击，所以他和平乡都认为派一支陆军部队在正面激战的同时偷偷奔袭曹家桥、纪家桥，然后东进绕攻中国军队背后。
二月九日佛晓时分，晨雾朦胧，满地霜雪，凛冽的寒风像刀子一样刮削着人们的脸，寒气像针一样扎入人们的肌肤。日军凭借迷雾向吴淞发起正面强攻，几千日军踏着重新架设的浮桥向蕴藻浜对岸冲击。
翁照垣的一五六旅只有一个团的兵力在蕴藻浜北岸守卫，吴淞要塞守军为保卫炮台不能前来协同一五六旅抗敌，他们要时刻警卫野村在吴淞口的军舰。翁照垣甚感兵力不足。谭启秀一面指挥将士深挖战壕，在阵地前埋设地雷，一面向总部请求支援。
蔡廷锴立即电告驻守江湾的六十一师毛维寿要他紧急派兵驰援一五六旅。
日军在蕴藻浜发起集团冲锋，铺天盖地的向蕴藻浜北岸冲去，谭启秀、翁照垣亲临前线阵地指挥作战。