2月25日，蒋氏也令浙江省主席鲁涤平在乍浦、镇海、温州等地加强防务，严密警戒。同日，鉴于浏河一带河岸适宜倭军登陆，蒋氏特地致电嘱咐十九路军，注意浏河方面防务，应准备3个团兵力。
经过22日庙行镇一役，我国军声誉在国际上顿增十倍，连日各国舆论莫不称颂我军精勇无敌，而倭寇军誉则一落千丈。
九一八事变后，由于蒋氏实行不抵抗政策，倭军在东北如入无人之境。由此，倭寇本在一·二八淞沪抗战爆发时竟扬言“三小时占领闸北”“十二小时搞定沪市”，气焰甚为嚣张。但是，第十九路军和第五军将士发扬御侮卫国的爱国精神，抱定“不抵抗无以为人，不抵抗无以救国”的决心，气吞倭寇，血溅沪野，造成倭军伤亡过万。这一战局的出现，让不可一世的倭军在国际上的所谓声誉一文不值。
这时候十九路军派出的敢死队，潜水炸坏了倭军舰队出云号，倭寇国内震动；且因劳师动众，战事难以速决。为此，23日，经倭寇内阁会议决定，火速派遣陆军增援。于是参谋本部决定成立沪市派遣军司令部，由前田中内阁陆相白川义则大将接替陆军第九师团长，增派第十一师团、第十四师团和飞机一百多架来华，以便在沪市发动更大规模的进攻。
经过多次增兵，白川统率下的沪市倭军兵力已达9万余人、军舰80艘、飞机300架，战斗力骤增。当时我方守军总兵力不足5万，装备又差，而且经过一个月的苦战，伤亡比较严重，左侧太仓浏河地区江防又薄弱。白川汲取前三任指挥官正面进攻失利的教训，决定从翼侧浏河登陆，两面夹击淞沪守军。指挥第9师团等部正面进攻淞、沪，以第3舰队护送第11师团驶入长江口，从浏河口、杨林口、七丫口突然登陆，疾速包抄守军后路。
3月1日，倭军在闸北、江湾、庙行各方面都发动了进攻，用重炮、野炮、钢炮以及飞机连续轰炸，步兵则乘势进击，白刃相搏，双方伤亡均重；与此同时，白川密令第11师团，利用浏河方面中国兵力单薄的弱点，在七丫口、杨林口、六滨口等地强行登陆，侵占浏河。浏河的失陷，使我国军队侧、后方均受严重威胁，于是，不得已于3月1日晚全军退守第二道防线(即嘉定、黄渡之线)。2日倭军攻占沪市。3月3日，倭军占领真如、南翔后宣布停战。
3月1日，李增所在的江湾受到了倭军飞机的猛烈轰炸，在倭军的强火力攻击下，防御工事遭到了严重破坏，很多战士都受了伤，自己简单包扎一下就又投入战斗。倭军这时趁着火力掩护进攻上来，战士们都拔出刀和倭寇拼死一战，倭寇兵挥舞着刺刀迎着头就砍下来，小战士用枪杆抵住用力往上一推，脚使劲的踹在倭寇兵的肚子上，往旁边一骨碌站了起来，回手一刀扎进倭寇兵胸口。有的两三个倭寇兵围殴我部战士一人，战士无畏惧顽抗到底，虽然遍体鳞伤奄奄一息，依然趁其中一倭寇兵不备要了他的狗命，最终战士也被杀害，此一战肝髓遍野，双方伤亡惨重。
因为浏河失陷，为避免我军过多伤亡，以便休整，上级提出撤退命令，李增部和其他兵团一起撤退到黄渡站后设立的第二道防线。
3月2日，因倭军迫使我方后撤到第二防线，倭寇方态度又强硬起来，提出了四项苛刻条件，再次要求我军队先行后撤，才停止攻击，倭寇撤兵只先撤至上海及吴淞地区，并不愿受中立国监督撤军。民国政府对此明确表示了拒绝。3日，倭军再次发动进攻。同日，美国国务卿史汀生召见倭寇驻美大使出渊，指责倭寇一面接受国联2月29日决议一面又继续扩大军事行动的做法。可是，他们不知道倭寇从来都是厚颜无耻不守信用！
3月3日，倭军司令官根据其参谋总长的电示，发表停战声明。同日，国联决议中倭双方下令停战。24日，在英领署举行正式停战会议。
民国代表为外交部次长郭泰祺、军事代表戴戟、黄强等七人，倭寇代表为驻民国公使重光葵、军事代表植田、田代等九人.英、美、法等公使和武官也列席了会议。谈判中双方争论之点颇多，而在倭军撤退时间、地点问题上尤为激烈。27日，兰普森对各款提出折中方案五条。28日至30日双方连续讨论无结果，会议陷于停顿。民国遂将上述问题提交国联特别委员会解决。4月19日，国联特委会通过决议草案十四条，但倭方对于其中第十一条联合委员会职权之规定，陆军认为干犯了统帅权，表示坚决反对。经兰普森的调解，提出折中方案，倭寇代表才以在投票时弃权，表示默认。于是30日在国联大会上，将兰普森修改的决议草案通过。
由此，停战协定得以在5月5日与沪市签订。
倭军的撤退分为四批实施。第一批自5月6日起，倭军主力部队向连接狮子林—杨行—大场—真如之线以东地区撤退。第二批至5月9日中午止，撤出嘉定、南翔、浏河等地。第三批，至5月10日中午，撤出罗店。第四批，从狮子林—杨行—大场—真如之线全部撤退。5月12日民国首都保安队接管闸北，19日接管江湾，23日接管真如，24日京沪铁路恢复全线通车，同日接管吴淞炮台。5月31日，倭军除海军陆战队及宪兵共2500人以外，全部撤离沪市。民国调北平保安队1000人由瑞士教练统带赴上海维持治安，另派国军第二军精锐步兵2营驻淞沪警备司令部所在地龙华。至6月17日，淞沪铁路以东、沙泾港以西、公共租界以北，虹口方面越界筑路周围地域的倭军海军陆战队，全部撤入越界筑路地域以内。至此，除《停战协定》所允许倭军暂驻的丁区（闸北倭寇坟山）内的警察权尚未恢复外，所有倭军退出地区，完全恢复沪市市政府的行政区与警察权。至7月17日，倭军最后撤离丁区，由民国方面派保安队予以接收。至此，倭军全部撤出公共租界和虹口越界筑路以外之地区，全面恢复“一二八事变”前之原状。
据我方战报，一二八淞沪抗战中一共毙伤倭军人。而据倭方资料，在侵略沪市的战争中合计伤亡3091人：其中倭军陆军战死620名，负伤1622名；海军战死149名，负伤700名。
据我方战报，十九路军和第五军合计总伤亡名（阵亡4274名、受伤9830名）。其中十九路军伤亡官兵8792名；第五军伤亡官兵5312人。他们用生命换来国家的尊严和短暂的和平，国土和百姓不至于被倭寇残忍的荼毒。
这次抗战我们的军民表现出的团结一致、不畏强暴、敢于牺牲、追求正义的精神，激发了中华民族实现复兴的意志和决心。
这是我国军队第一次与倭军的全面对抗和较量，也是局部抗战阶段给予倭军沉重打击的一次战役。它遏制了倭军的嚣张气焰，为全面抗战争取了宝贵的备战时间。
一·二八淞沪抗战使全民族抗倭救亡运动第一次高潮得到空前体现。共赴国难、抗倭图存的凝聚力转化为同仇敌忾、奋勇抵抗的战斗力，中华民族的团结和自信得到增强。我国军人的英勇抵抗，与九一八事变后的溃败逃跑，气象截然不同，使得全国上下弥漫的亡国灭种低落情绪一扫而光。
1932年5月5日，双方在沪市签订了《沪市停战协定》（又称《淞沪停战协定》）。协定规定沪市为“非武装区”，我国不得在沪市至安亭、昆山、苏州一带地区驻军，而倭寇可进驻“若干”军队。国民政府一味地依赖外交手段和依靠大国来解决争端，坚持“一面抵抗、一面交涉”的政策，导致了最终局面。而英美等大国没有及时遏制倭寇的侵略野心，也将引火烧身、自食其果。
此次战斗也表明出，强国还需靠我们自己，依靠我们自身增强军事力量，团结一致才可抗敌！
一·二八淞沪抗战激起了全国人民的爱国热情。第十九路军的英勇抗战显示了我国人民不畏侵略的精神。在民众抗战热情的鼓舞和推动下，民国内一批要员冯玉祥、孙科、吴铁城、李宗仁、陈铭枢等以通电、讲话等形式催促民国政府支援19路军，也坚定了我国守军的抗倭信心；就连阎锡山也赠送了急需的重迫击炮数门，炮弹600发，被守军视为贵物。我国守军能够支持月余，与全国民众的坚决支持是分不开的。19路军总指挥蒋光鼐曾感动地说：“淞沪之役，我军得到民众莫大的帮助，近者箪食壶浆，远者输财捐助，慰劳奖饰，永不敢忘。此同仇敌忾之心，使吾军队感奋欲涕。
淞沪抗战时，何香凝多方奔走，建起了一座伤兵救护所，专门救治负伤的19路军将士。孔祥熙到沪市时，去救护所慰问伤兵，并对何香凝说：“廖夫人办伤兵医院办得很好，你愿意到淮市去办吗？淮市也正预备办呢。”
何香凝冷冷地回道：“我愿意闻抗倭伤兵的血腥味，不愿闻腐化官僚的铜臭味！”只要是有血有肉的华夏儿女都积极抗倭，不知当局政府为何一再退让。
一·二八淞沪抗战中也有很多失踪的平民，至今未被找到，倭寇始终不承认这一事实，当中有不少爱国义士，他们为抗战提供药品，财物，食物。都被倭寇暗地残忍杀害。
至此可歌可泣的一二八淞沪会战以民国退让收场。