“九一八"事變後，在中國共產黨的號召和影響下，抗戰呼聲，響遍全國。19路軍駐紮江西時，在中國共產黨和紅軍“中國人不打中國人"、“槍口一致對外"的正義號召的推動下，全體官兵3萬餘人，曾在贛州宣誓反對內戰和團結抗日；調防淞滬一帶後，在上海人民抗日宣傳的影響下，更下定了為中華民族圖生存、為中國軍人爭人格的決心。當時19路軍有些部隊的駐地靠近日軍的營房，彼此可以望見，官兵們故意每天在日軍麵前舉行野外演習，讓日軍知道，屈服退讓的是國民黨政府，19路軍是不怕日本帝國主義的！廣大官兵雖然早有抗戰的決心，但在組織上的準備工作，是不夠充分的，特別是跟處心積慮要侵略中國的日軍比較，相差更遠。敵人在發動“九一八"事變、“一·二八"戰爭以前，是經過長時期的動員和準備工作的，而當時國民黨政府既堅持不抵抗主義，當然談不到戰備；19路軍本身從“九一八"起，連官兵軍餉都領不到，要做準備工作，也是心有餘而力不足。而且當時部隊調滬不久，情況生疏，對於日寇的真正企圖，看得也很不準確。國民黨政府沒有給19路軍提供任何有關的情報，直到戰爭前兩星期，才從自己所得到的情報中判斷日寇的侵略已不可避免，才積極進行應戰部署。
1月23日，19路軍在龍華警備司令部召開了駐上海部隊營長以上軍官的緊急軍事會議。參加這個會議的有蔣光鼐、蔡廷鍇、戴戟、張襄、區壽年、翁照垣、黃固、林勁、丁榮光、樊宗遲、杜慶雲、王燾、張君嵩、顧高地、徐義衡、楊富強、鍾經瑞、李擴、鍾桓、雲應霖、黃曦、王貽鍔等。蔡廷鍇、蔣光鼐、戴戟等都在會上講了話。蔡廷鍇在會上說：“日本人這幾天處處都在向我們尋釁，處處都在壓迫我們，商店被其搗毀，人民被其侮辱，日軍並加派兵船及航空母艦來滬，大有占據上海的企圖。我最近同戴司令一再商量，覺得實在忍不下去，所以下了決心，就是決心去死。但死也要有死的方法，所以今天召集大家來研究。"戴戟在會上說：“天下興亡，匹夫有責。成敗何足計，生死何足論。我輩隻有盡軍人守土禦侮的天職，與倭奴決一死戰。"蔣光鼐在散會前說：“從物質方麵說，我們當遠不如敵。但我們有萬眾一心的精誠，就可以打開一條必勝之路。何況我們還有二三萬人，真不能挽救中國嗎？"緊急會議討論決定了一切必要的應變措施（包括準備軍糧物資等在內）。所有參加會議的人，都表示決心保衛上海，矢誌不渝。
早在1932年1月中旬，日本帝國主義部署了以上海為中心的壓製抗日運動和軍事侵略的陰謀，派遣軍艦三十餘艘和陸戰隊數千人登陸；通過駐華軍唆使日僑集會遊行，搗毀了虹口北四川路的一些中國商店，還在閘北區製造五名日僧和三友實業社工人毆打衝突事件，使上海空氣趨於極度緊張。日軍領事村井向上海市政府提出了封閉上海市各界抗日救國會和上海《民國日報》等無理要求。同時，日艦隊集滬示威，日陸戰隊登岸布防，各地日僑撤退等，戰爭一觸即發。當國民黨政府還沒有作出答複以前，日方又在1月26日發出了所謂《哀的美敦書》，限令國民黨政府在四十八小時內（即1月28日下午６時前）對村井的要求作出“圓滿"的答複，不然就要自由行動。國民黨上海市長吳鐵城秉承蔣介石的屈膝投降政策，無恥地接受了這個最後通牒，在限期前封閉了抗日救國會，以打擊愛國力量的手法來謀求對日寇的妥協。不意在村井表示滿意之後，日艦隊司令鹽澤幸一又在當晚發出了另一個以護僑為名的通牒，限令19路軍立刻退出閘北讓給日軍進駐。鹽澤沒有等待中國政府答複，就下令開始軍事行動。午夜11時餘，日海軍陸戰隊向閘北19路軍進行突襲，19路軍奮起自衛，向日軍還擊，淞滬抗戰在日軍不宣而戰下爆發了。
19路軍依照總部23日下達的密令第二項“如日本軍隊確實向我駐地部隊攻擊時，應以全力撲滅之"的規定，當即給予還擊，遂與日軍發生猛烈巷戰。此時日軍就用鐵甲車二十餘輛為前導，分兵五路從閘北各馬路口進犯。總部接到報告後，蔣光鼐、蔡廷鍇、戴戟三人星夜步行經北新涇到達真茹車站，並在該站設立臨時指揮部，依照原定計劃，以電話命令後方部隊迅速向上海推進。29日天亮，日本飛機出動助戰，在閘北、南市一帶狂轟濫炸，戰火逐漸擴大，但在19路軍堅強抵抗下，敵寇各路進攻均被擊退。19路軍先後截獲其鐵甲車三輛，斃傷敵軍甚眾。日軍因進攻沒有得手，第二天晚上通過英、法、美各國領事，向19路軍提出停戰要求。蔣光鼐明知其為緩兵之計，但由於我軍也要加強部署，所以接受了這個要求，命令前線停止戰鬥，嚴密戒備。指揮部同時即將原駐鎮江以東的第60師調到南翔、真茹一帶，並將第61師調運來滬，將原在上海的第78師全部投入前線，加強防禦。
29日上午1時，19路軍向全國各界發出通電，略謂：“暴日占我東三省，版圖變色，民族垂亡！最近日寇更在上海殺人放火，浪人四出，世界殘暴之舉動，無所不至。而炮艦紛來，陸戰隊全數登岸，竟於28日夜11時30分公然在上海閘北侵我防線，業已接火。光鼐等分屬軍人，惟知正當防衛，捍患守土，是其天職，尺地寸草，不能放棄……”
戰爭的第一個星期，始終在閘北範圍進行，敵軍絲毫沒有進展。２月４日，敵軍開始第一次總攻，戰火蔓延到江灣、吳淞一帶，上海各線均展開了猛烈戰鬥。結果，在閘北方麵向我青雲路進攻的敵軍被我擊退，吳淞屹然無恙，江灣敵一聯隊（即一團）被包圍殲滅。蔣光鼐指揮19路軍乘勝反攻，各線激戰達9小時之久，完全粉碎了敵軍這次的總攻。敵司令鹽澤幸一也因此被免職調回本國。接替鹽澤幸一而到上海的是海軍第3艦隊司令野村。野村到滬後，敵軍續有增援，海陸空軍已增加到近萬餘人以上。2月11日野村對西方記者說：“日軍渡過蘊藻浜之日，即為日軍行動終止之時。"又說，“日軍在吳淞踏平華軍濠溝之日，為時不遠。請諸君拭目相觀，屆時即可結束華東之抵抗。"野村的口氣，雖然也很驕傲，但與鹽澤在戰前所說“一旦發生戰事，四小時即可了事"的狂妄態度比較，卻較為圓滑一些，也反映出日軍指揮官在遭到堅決抵抗以後，不再敢那麼趾高氣揚了。2月11日下午，日寇一麵出動飛機在閘北投下了大量燃燒彈，同時用大炮轟擊；一麵向蘊藻浜、曹家橋一帶進攻，並不斷增援。守軍猛烈抗擊，最後展開肉搏戰，斃敵數百人。戰況的劇烈，為戰事開始以來所僅見。至晚７時，19路軍將士將進犯蘊藻浜之敵全部擊退。在蘊藻浜南端淞滬鐵路橋梁旁進攻的敵軍，也被第78師守軍擊潰。2月13日，駐守蘊藻浜北端紀家橋的61師出擊部隊，也奮勇擊退了強敵“久留米"師團的主力。敵原來企圖從幾麵包抄吳淞守軍的計劃，完全被粉碎。
２月中旬，野村的職務已改由第九師團長植田謙吉接任。隨植田開來上海的陸軍約達萬餘人。植田謙吉以總司令的身份，發表了談話。他說，他要迫使19路軍撤退。2月18日，植田謙吉向蔡廷鍇提出了《哀的美敦書》，這個文告的內容歸納起來就是要19路軍無條件撤退。蔡廷鍇接到植田這個荒謬絕倫的《哀的美敦書》後，即送蔣光鼐，決定召集高級官長會議。大家在會上看見這個文件都很氣憤，指揮部立即下令前線部隊集中炮火向日軍陣地猛轟，作為對植田的複文。
淞滬抗戰爆發後，中國共產黨在上海的地下組織，通過工會、學生會及其他群眾組織，展開了對19路軍的熱烈支前工作。他們策動各界人民組織義勇軍、敢死隊、情報隊、救護隊、擔架隊、通信隊、運輸隊等等，有的在前線配合作戰，有的擔任後方勤務的任務，在作戰、供應各方麵起了積極有效的作用。如前線衝鋒時，需要大量手榴彈應用，當19路軍請軍政部發給軍火被拒絕時，就由總工會動員募集了幾萬隻空煙罐，趕製“土炸彈"運往前方供用。凡前線迫切需要的交通工具、通信器材、建築工事物資、醫藥用品等，均通過各社會組織募集和供應。連前線戰士每天的兩頓夥食，地下黨也組織郊區人民分區趕做和輸送。
蔣光鼐想到幾天前，當局以全盤計劃未定為由不準出擊而痛失良機，然而時至今日，政府的全盤計劃仍然無著落，憂心如焚，使得他連連發電敦促上峰。16日深夜，他給陳銘樞去電說，“希望政府有整個計劃，老頭痛醫頭，腳痛醫腳，則始終無濟於事也。”在給參謀總長朱培德和何應欽的電報中又說：“日方和談毫無誠意，職等積極備戰外，懇請鈞座早定全盤計劃，盼切！”
這時，敵全部兵力約已有二三萬人，野炮六七十門，並有陸戰隊分布次要戰線，敵艦數十艘集中於吳淞口，飛機增加為60餘架。2月20日晨，敵發動又一次總攻，先以大炮分向江灣、廟行等地猛轟。步兵協同坦克部隊，一路進擊蘊藻浜一帶；另一路由楊樹浦進犯，來勢甚凶。19路軍在裝備上比敵人差得多，但與敵人接戰了二十幾天，取得了一些經驗。當敵人傾巢來犯、戰火猛烈時，我軍隱伏戰壕以逸待勞，候敵軍接近時即以手榴彈還擊，敵人攻勢每為我擊破，向炮台灣進犯的敵軍，被迫後撤。閘北敵軍千餘人和坦克十餘輛，因觸地雷，死傷狼藉，殘餘兵士向沈家灣潰逃。江灣、廟行間的戰鬥也激烈異常。這兩處陣地位於閘北與吳淞之間，形勢重要，是敵攻擊的重點。21日起，在敵酋植田親自指揮下，以步兵數千人配合飛機、大炮，向我衝擊，敵我死傷均重。延至23日黎明，敵試圖從江灣車站包抄我江灣鎮，第19路軍對敵衝鋒多次，彈雨血花，殺聲震野，敵不支而退，生俘敵大隊長一名及士兵數百人，繳獲步機槍數百，江灣陣地始終確保。廟行方麵，敵從22日起，向竹圍墩間的麥家宅陣地進攻，發炮數千發，飛機轟炸終日不停。第19路軍第88師第262、264兩旅奮力抗禦，正在危急時，第61師第122旅從右翼增援，第87師第261旅從左翼向敵包抄，廟行陣地終於轉危為安。此役敵遭受重創，當晚敵第9師團有一部分散兵，逃到楊樹浦彙山碼頭一帶，企圖覓船回日，其狼狽情況，可見一斑。此後一連幾天，敵方繼續用飛機大炮向我陣地轟擊。至25日，敵向廟行前線我第87師第259旅、第61師第122旅和獨立旅古鼎華團等新接防部隊進攻，炮火集中在金家碼頭一帶，十幾分鍾內，落彈數百發。古團幾乎支持不住，經第61師第121旅的預備隊全部趕到增援，兩部會合，拚命堅持。第78師第155旅生力軍又從廣肇山莊和何家宅一帶向敵猛攻，反複衝殺；至晚又會同第122旅第5團向侵入小場廟的敵人反攻，最後展開肉搏，陣地終於收複。至此，植田所布置的總攻計劃也宣告破產。