11日上午，日本内阁召开五相会议，审议杉山元提出的派兵法案。会议没有经过什么争论，就决定了派兵方针，发表《出兵华北声明》。12日，新仟中国驻屯军司令官香月清司中将到达华北，在停战和谈阴谋掩护下，加紧调兵遣将。7月25日，在日军作好充分准备之后，香月清司向29军军长宋哲元提出“哀的美敦书”，限29军在24小时撤离北平城区，移驻河北省南部，否则，即以飞机大炮攻城。但是守军广大官兵在日寇肆意欺凌下激愤异常，尤其在北平学生和各界人民支援鼓舞下，不顾家哲元的命令，纷起抵抗，在八宝山一线取得了局部的胜利，一度攻克丰台车站，并粉碎日军企图从彰仪门攻入北平城内的阴谋。28日，日军以飞机、坦克配合重兵，猛袭南苑守军指挥部，整日狂轰滥炸。29军无险可守，仅凭营地应战，伤亡惨重，副军长佟麟阁、师长赵登禹均以身殉国。在日军优势兵力攻击下，29军被迫撤往保定，北平旋被日军控制。接着天津亦带着满目残垣断壁沦于敌手。至此，在芦沟桥事变后的第22天，日军已控制了中国华北心腹要地。
一方面，陆军在华北的“成功”刺激了日本海军的战争野心，他们不甘心让陆军在中国抢了头功，另一方面，海军包括山本在内认识到日本已全面卷入对中国的战争，他们不希望在中国的战争慢吞吞地消耗其准备对美的作战物资，因而坚决主张在中国要害腹地给予猛力一击，以尽早结束中国战争。基于这两种目的，日本海军决定发动更大规模的战争，将在华北的“局部战争”转变成全面战争。
7月12日，日本海军军令部秘密制订对华作战方案：首先在战争的第一阶段，配合陆军进行华北作战，然后在战争的第二阶段，在陆军的配合下进行上海作战，将战争扩大到华中和华南。在山本五十六之前担任海军次长的第3舰队司令官长谷川清中将，马上通过关系了解到了军令部的企图，并于7月16日向军令部献策，说什么“要想以武力打开日中关系的现状，解决中国问题，只有惩罚中国，使中国的国民党中央势力屈服。”为了实现这一目的，应取消以“讨伐第29军”为第一目的、“惩罚中国”为第二目的方针，把“惩罚中国”作为作战的唯一目的。他力主派出5个师团的兵力进行京沪之战，叫嚣“欲置中国于死地，以控制上海和南京最为重要。”海军首脑经过协商，于7月28日电令长谷川清，立即撤退长江沿岸的日侨，为华中作战作准备。
其时驻上海的第3舰队和海军特别陆战队共有4000多人。第3舰队辖有第10战队、第11战队和第5水雷战队，以巡洋舰“出云”号为旗舰。
8月8日，日本驻华大使川越茂到达上海，连日与日方驻上海总领事冈本、领事青冈范五以及长谷川、海军武官本田辅等研究上海的形势和对策。随着日侨撤退的顺利进行，同一天，长谷川下令第3舰队作好开战准备。
至8月9日，日本将在长江沿岸地区各城市约3万人的侨民大部分撤到上海，另一部分因中国已于8月12日夜用沉船阻塞了江阴水道，改乘火车由南京去青岛。一俟撤退完毕，日本的态度立即强硬起来，这预示着上海的激战即将来临。
8月9日下午5时3O分左右，日本海军陆战队驻沪西的第1中队长大山勇夫中尉和一等兵斋滕与藏，驱车冲过上海虹桥机场警戒线。中国保安队喝令停车，大山竟开枪射击，打死保安士兵1人。中国保安队当即予以还击，击毙大山等人。上海市长俞鸿均闻讯后，立即与日方领事进行交涉，谋求以外交途径解决冲突。但日本以“着日本海军制服的军人被中国军队所杀，是对皇军的极大侮辱”为借口，乘机要中国政府立即撤出市内保安部队，拆除军事设施，并以武力相威胁。8月10日，长谷川电令在其国内佐世保待命的第8战队、第1水雷战队、第1航空战队、佐世保镇守府第1特别陆战队、吴港镇守府第2特别陆战队向上海开进。接着，日本陆海军紧急协商向上海派兵问题，得到内阁同意。12日夜，根据米内海相的要求，内阁召开有首、海、陆、外参加的四相会议。海相正式要求陆军出兵，各大臣皆无异议，确认了向上海派兵的方针，以第3师团、第11师团为基于组成上海派遣军。
此时中国方面负责上海防务的是京沪警备司令张治中将军。张治中将军原在青岛养病，芦沟桥的炮声使他放弃了继续养病的打算。他拒绝医生的再三劝告，第二天便回到南京，接受了蒋介石委任他的京沪警备司令官的职务。他到任后，立即抓紧战备，尽力为输入兵力和通信设备等方面作好准备。
“九一八”东北之役，敌人打我，我不还手；“一二八”战役和长城战役，敌人打我，我才还手，吃了大亏。鉴于这种情况，张治中主张在日军有扩大战争征候之初，就应争取主动，首先出击。为此他一方面请示南京最高统帅部，一方面作好动员准备工作。
“大山事件”发生后，战事已呈不可避免之势。在这一形势下，8月11日，南京下令集结京沪线各部队向上海推进，并命海军阻塞江阴水道，防止日军溯江而上，威胁南