几乎就在蒋介石下令进攻的时候，日军陆战队装甲旅团旅团长青木弘一少将也向第一联队下令行动，所以，两军毫无准备的情况下在闸北地区碰上了！
面对国军两个精锐德械师的犀利进攻，日军第一联队兵力、火力均不足，起初开始节节败退，10个小时的激烈战斗之后，第一联队伤亡400余人，退回了虹口区，孙元良率领88师紧追不舍，大有一举把日本人赶下黄浦江的架势。
但是很快，山口多闻少将的第2航空舰队派出了舰载机支援陆战队第一联队的防御作战，虹口区又有日本侨民之前修筑的工事，日本当局动员虹口区的日本侨民拿起枪参加战斗，总共动员了4000多人，加上第一联队剩下的两千多人，一下子就挡住了87、88师3万多人的进攻。
前线连续打了3个小时一点进展都没有，张治中开始意识到情况不妙，立刻向蒋介石汇报，请求调国军炮兵第10旅（即原历史上的炮兵第10团）的莱茵重炮协助进攻。蒋介石权衡再三，虽然同意了张治中的请求，但是炮兵第10旅现在还在南京，要全员带着莱茵金属SFH-18榴弹炮赶到战场，至少已经是第二天上午了。张治中又想起了空军，一个电话打到高志航的军指挥部，希望高志航能够从空中对虹口区的日军进行打击，然而，高志航一句话就把张治中问了回去，他问张治中：“张将军，你的部队能提供地面引导吗？”
张治中也不懂空军，国军的部队也从来没练过空地协同，地面引导对于中国大部分军队来说只是一个遥不可及的概念，张治中焦急地问道：“难道必须要有地面引导你们才能轰炸吗？”
高志航很平静地回答：“这不是野战，而是城市巷战，没有良好的地面引导，即使是超低空飞行的强击机也很难在一堆建筑物中找到该打击的目标，地毯式轰炸是不可能的，日租界和公共租界紧挨着的，一旦有一枚炸弹落在公共租界或者法租界，那可是国际纠纷……以目前的情况，我们空军唯一能为地面战斗做的就是尽可能地控制上海地区的天空，让你们的地面部队不受日军飞机的攻击。”
高志航说得没错，日租界也是公共租界的一部分，周围是英租界、美租界，稍有不慎，哪怕是一阵风吹过去，一颗炸弹掉在了公共租界里，那这事就大了。而且第2航空军现在也确实掌握着上海空战的节奏，日军的98式舰爆（原九九式舰爆）对虹口日军的支持也仅仅是精神层面的，他们的炸弹很难扔到87和88师头上，零式的盘旋性能的确优异，但是也拼不过高志航手底下两个航空团的ZQ-3，数量上的优势让中国空军可以跟零式玩“车轮战”，零式也很难控制淞沪地区的制空权。
20个小时过去了，87师和88师依然没能攻破虹口日军的防御，中央军的炮兵第10旅行进到中途突然接到委员长侍从室“停止行动”的命令，让他们立刻增援闸北11军和18军的防线，因为……两个小时前，日本海军陆战队装甲旅团的主力已经从吴淞口登陆了！
11军和18军是陈诚“土木系”的精锐，驻防吴淞、宝山和嘉定，第一联队在虹口地区成功拖住了中央军最精锐的两个德械师，装甲旅团趁此机会使用两个大队的特二式内火艇（也就是两栖战车）在吴淞口登陆，山口多闻的舰队航空兵第一波次就起飞了50多架攻击机和轰炸机对18军的阵地进行了轰炸，严重缺乏反坦克武器的18军也根本抵挡不住日军两栖战车的攻击，即使是马克沁重机枪，也打不穿特二式内火艇的前装甲，最终的结果就是，仅仅两个小时，吴淞口就失守，旅团长青木弘一亲自将装甲旅团的旅团旗插上了原来18军的阵地。
第10炮兵旅转向吴淞地区，并没有专门通知还在闸北等待重炮火力的张治中，蒋介石似乎也忘记了，结果张治中在闸北等了整整24个小时都没等到150重炮的火力支援，反而是日军的出云号重巡洋舰带着3艘阳炎级驱逐舰开进了黄浦江，用舰炮火力对虹口的日军联队进行支援，尽管高志航也派出了斯图卡对日军的军舰进行了压制和打击，但是日军舰队有零式战斗机的掩护，空军的斯图卡轰炸机根本无法放开手脚地进行俯冲轰炸，对日军舰炮的压制效果自然差强人意。
87师和88师再精锐，经过连续数十个小时的高强度作战，也吃不消，最终在10号中午时分，两个装备精良的德械师再也无力对虹口发动攻击，被迫转入防御作战。
向部队下达防御命令之后吗，张治中摘下自己的军帽，一把摔在桌子上，气呼呼地说：“这仗打得，简直一塌糊涂！对日军的作战方案灵活性太差，完全没有回旋余地，情报部门对虹口地区防御工事的侦察也是一塌糊涂，不知道这个戴雨农一天到晚搞些什么鬼？委座也是，攥着两个炮兵旅（10和14）稀奇得跟什么似的，这种莱茵重炮搁德国国防军手里也就是再普通不过的师属火力，每个步兵师都会配备一个团的武器，到了委座手里却成了没他的手令谁都叫不动的战略部队，说起来咱们还都属于陆军这一个军种，呼叫他们这帮老爷比跨军种地呼叫空军轰炸机还困难，你说这仗怎么打？”
他的参谋长陶峙岳说：“话不能这么说，咱们国军总共就只有第10旅和14旅两个重炮旅，总共才100门莱茵重榴弹炮，委座当然看得比什么都重，像西南军那样，一个集团军就单独配一个炮兵师、一个师就能配属一个炮兵团的不也只有他们的第1集团军吗？这‘物以稀为贵’，咱们当然没法跟人比。”
陶峙岳的话不仅没能平息张治中的火气，反而令他更加上火：“怎么就不能比？国民革命军西南联军（西安事变后，国民政府新授予西南军的名称）不是中国军队？西南特区才干起来几年啊？4年前才成立的，你看看人家现在什么样，咱们从北伐到现在多少年了，搞成什么样？人东方云明现在飞机、坦克、大炮、军舰，要什么有什么，一个平时谁也不注意的西南第8集团军，在热河把小鬼子的第8师团给打得满地找牙，引得关东军司令植田谦吉亲自出马，联合华北方面军十几万大军围攻，结果呢？小鬼子占了半点便宜了吗？再看看咱们，两个号称精锐的德械师，围攻不到3000人的海军陆战队，打了几十个小时也是一点便宜没占到，这就是咱们国军的精锐。咱们这些将军，有一个算一个都该枪毙！无能、耻辱！！”
陶峙岳摇了摇头，没说话，也没法说话，张治中的话也没错，他还能说什么？
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