在整个10月份，淞沪的战局都完全可以用“惨烈”这个词语来形容。无论对于中国军队，还是日本军队来说，在结束了罗店这个血肉磨坊的争夺之后，双方围绕着大场镇及苏州河的激战同样是惊心动魄。9月30日之后，日军加强兵力向国军防守阵线压迫，中国军队的左翼逐渐退守蕴藻浜右岸、杨泾河西岸至浏河镇一线，此时国军防线整体已经变形：左翼已经成为整个防线的中央，则中央作战军却挤到了京沪铁路一带，而右翼作战军为加强中央部位已由原杭州湾北岸逐渐偏移至左翼军的右侧。
　　
　　日军连续不断向蕴藻浜方向猛攻，国民政府即将新调来的桂系第21集团军廖磊所部增援。经十几天的战斗，左翼作战军防线被突破5公里。战区顾忌日军突破大场威胁中央作战军的侧翼，便于10月19至21日组织了一次反攻。反攻以第15集团军罗卓英所部、第19集团军薛岳所部、第21集团军等单位为主力，以蕴藻浜方向为重心，但由于国军接连两月苦战，素质较好的老兵伤亡巨大，各单位之战斗力大大下降，反攻很快被日军各个击破，此后国军防线逐渐向西偏离上海市区，但上海方向的日军亦因伤亡损耗巨大，无力有效突破歼灭国军。
　　
　　10月26日，日军在付出惨重伤亡之后，攻占了沪西军事要地大场镇。随即上海派遣军司令部下令，以第11师团主力插入到第9师团、第13师团之间，进入南翔东面掩护军主力的右侧，而第101师团、第3师团、第9师团、第13师团则是沿着大场——真如公路向西推进，但这才只是苏州河鏖战的开始。由于大场失守，中国军队内线的闸北、江湾阵地均受到日军威胁，故而面对着侧背之威胁，第三战区长官司令部遂于10月26日下令向苏州河南岸江桥镇、小南翔之线撤退，留置一部于苏州河北岸各要点，阻止日军。而此时在攻占大场镇并迅速达到了切断沪宁铁路的目的后，日军上海派遣军所属各师团已推进到了苏州河一线。
　　
　　10月27日，由步兵第103联队长谷川幸造指挥的谷川支队突破江湾镇附近，转入西南方向，并回到第101师团属下。海军上海特别陆战队则在27日至30日占领了闸北一线，完成了对该地的扫荡作战。随后从10月29日开始，日军又开始向苏州河南岸发起猛攻，并于30日，分别由周家宅、陈家渡两处强渡苏州河后，继续向前推进，在厅头镇与中国军队接连发生激战。
　　
　　在突破厅头镇为中线的防守姚家宅阵地的黄维第67师所部阵地后，吉住良辅第9师团随即从侧翼包围了第67师第402团，并对控制在该地八字桥的师预备队第398团发起猛烈进攻，以牵制第398团增援一线。由于第401团、第399团在右翼阻击藤田进的第3师团，所以根本无法策应到第402团的方向，所以日军第9师团主力从2日起便沿着打开的突破口渡过北新泾，同时师团主力以优势兵力突击厅头镇方向，并以猛烈炮火集中轰击第67师防御阵地，掩护其步兵逐步压缩第402团的阵地。
　　
　　虽然守军第402团最后仅占有镇端一角，但仍坚持逐屋战斗，死守不退，以致全团官兵皆伤亡殆尽，副团长张培甫、营长李俊等军官先后阵亡，团长赵天民亦身受重伤。然而正是该团所牵制，加之第67师反复从正面实施反击，大批中国军队又从苏州河北岸的南翔方向实施增援，故而在进入苏州河南岸之后，第9师团右侧彻底遭到了中国军队的压制，一时间进退两难。直至4日，第3师团部分兵力渡过苏州河，上海派遣军司令部同时命令第11师团攻击江桥一线，双方的这番厮杀才算告一段落。