虽然在上海作战初期，国民政府曾经设想过日军从金山卫登陆包抄中国军队战线侧翼的可能，因此在沿岸建有简单的防御工事并留有一些二线部队进行监视，但是在上海战事趋于激烈、兵源枯竭之时，却也只能将防守杭州湾的二线部队也一一投入正面战场。此时蒋介石和德国军事顾问都认为，日本陆军也已经全力投入上海正面作战，不会有兵力再投入登陆杭州湾。
　　
　　11月5日拂晓4时许，日本陆军第10军在司令官柳川平助的指挥下，发起了全面登陆作战。柳川平助一向以惯用迂回战略而在日本陆军中著名，岂能轻易放过中国军队这一明显而致命的破绽。在他的命令下，趁着朦胧晓雾，第10军以谷寿夫中将指挥的第6师团配属国崎支队在金山卫城西侧地区、以牛岛贞雄中将指挥的第18师团在金山卫城东侧实施登陆作战。以第18师团的步兵第35旅团长手冢省三少将指挥的，以步兵第35旅团（缺步兵114联队）、野炮兵第12联队第3大队为基干组成的左侧支队，从第6师团的左侧发起登陆。
　　
　　一时之间，浓雾弥漫的海滩之上，杭州湾北岸金山卫附近的全公亭、金丝娘桥、金山嘴、柘林等处同时出现大批日军登陆部队。面对着铺满海面的日本铁甲登陆舰和日本陆军6个联队约万余人先头部队，驻守在海岸线上的中国军人没有一个仓皇逃生。平湖境内金丝娘桥乡公所海防哨发现敌情后，该哨事务员朱希文率领哨兵10多人，在迷雾中开枪抵御，全部牺牲。白沙湾东司城一带一连守军浴血奋战，大多英勇殉国。在全公亭海天寺留守的炮兵连坚守阵地，孤军奋战，也大多为国捐躯。
　　
　　而由于疏于管理，海塘工事简陋，弹药缺乏，日本方面原先最为担心的中国军队沿海构筑的10个战斗炮台中，竟有6个无炮弹，仅蛇王堂两个炮台，但发炮几枚后，屋顶就被日舰炮火轰毁，守军在毙敌数十人后，全部壮烈殉国。此时从青浦赶来援军63师1个连，顽强阻击，到5日晚也阵亡殆尽。
　　
　　6日上午，日军在攻占衙前之后开始攻打新仓，驻新仓的第62师补充营官兵拼死抵抗，大多壮烈牺牲。11月6日以后，日军基本控制了登陆场，开始蜂拥上陆，3天内便登陆10万余人，并分头扩大推进。第6师团以国崎支队占领金山卫城之后，其主力迅速北进，直扑松江。而第18师团则在进入到亭林镇附近，左侧支队进入到枫泾镇附近，扑向闵行，直接对淞沪战场上的国军右侧背形成威胁。这样第10军形成的态势便是一路由金山卫趋张堰、松隐、米市渡而直扑松江，一路由潘泾镇趋向亭林、叶榭而攻取闵行。
　　
　　而南京方面陆续收到日军登陆的报告是在日军登陆后的次日，在接到报告后，整个国民政府军事委员会立即陷入一片不安之中，军委会委员长兼第三战区司令长官蒋介石亲自与具体指挥作战的战区副司令长官顾祝同一连通了20多个电话，询问当前的情况。
　　
　　当蒋介石在电话中听到日军从侧翼登陆的军情后，焦急异常，就连语气也显得很是惊诧，显然这一切并非预料所及。谁也没有预料到日军会采取远距离迂回的战术突破金山卫，甚至钱大钧在接到报告的时候，一度怀疑这是否准确。
　　
　　6日上午8点多，军委会情报组派赴淞沪前线的参谋就发回报告：“昨在全公亭登陆之敌现已进到距平湖线三十一里之广陈小站一带。又据杭州报告，由乍浦至金丝娘桥水面一带有敌舰五六十艘，今晨拂晓发炮百余发。敌从华北调两师团南下，企图在乍浦方面登陆。”接到这份报告的时候，钱大钧已经意识到问题的严重性。
　　
　　来自前线的情况现在几乎判断不明，不过有一点是钱大钧现在可以肯定的：那便是随着日军从杭州湾登陆上岸，淞沪战局很有可能会一日之内急转而下。淞沪方面现在的情况对于第三战区来说的确是极为不妙，随着第6师团和第18师团的一支部队在金山卫城南侧海岸强行登陆成功之后，整个淞沪方面的国军部队便面临被日军切断退路的危险。
　　
　　由于第10军登陆上岸的时候，海岸几乎没有防御兵力，所以几乎没有遇到任何的抵抗，第一线部队就顺利登陆了。至上午9时，登陆部队便占领了金山卫城，傍晚攻占了张堰镇，另有两支部队分别在金山卫城东西部约12公里处掩护全军登陆。
　　
　　虽然右翼攻击军总指挥张发奎在接到一线部队的报告之后，当即令浙北浦东的陶广第62师及张銮基独立第45旅与枫泾的陈安宝第79师夹击登陆日军，并令胡达的预备第11师由苏嘉路赶往增援，但由于国军各部联络困难，行动迟缓，而且分离过远，协同不易，且日军攻势迅速，故而虽经分途阻击，但终因伤亡过重，最终无法形成有效抵抗。目前战场的态势是日军第6师团主力将占领松江，第18师团主力则向枫泾推进，同时第6师团预计以1个步兵大队的兵力向平望推进。