就在刘羽等人加紧训练的时候，上海的局势又发生了巨变，由于最高层指挥决策失误，民国二十六年，即1937年11月5日拂晓，日军新组建的第十军在司令官柳川平助的指挥下，由舰队护送在金山卫登陆，突然进攻中国守军，与此同时，日第16师团在师团长中岛今朝吾指挥下在江苏太仓境内的白茆口登陆成功，前锋直指京沪铁路和公路，双方渐渐形成合拢之势。
而就在谢晋元率领八百壮士撤退的当天晚上，也就是10月31日晚上，松井石根派出了第6师团长谷寿夫率众强渡苏州河，一方面对英租界示威，另一方面命令这些兵力迅速向两路登陆日军靠拢，这样一来，顿时让淞沪地区的中国70万大军陷入了危险境地。
得知情况的蒋委员长立刻电令淞沪战场前敌指挥官陈诚做出应变处理，接到命令的陈诚立刻命令东北第67军军长率领全军将士前去松江，负责坚守三天，为大军的撤退作掩护。
吴克仁临危受命，率领大军血战三昼夜，保住松江城不失，可是却在11月8日夜的撤退过程中，遭受火力强大的日军的围堵，结果在突围撤向昆山的途中，军长吴克仁不幸中弹牺牲，成为整个淞沪会战中阵亡的级别最高的将领，他的第67军因为群龙无首就而全军覆没。
第67军虽然全军覆没，但却掩护中国军队七十万人安然撤退，具有重大的意义。
11月8日晚，蒋委员长下令驻守淞沪各地的中国守军全面撤退，所有部队全部撤出上海战斗，分两路退向南京、苏州嘉兴以西地区。
自9日起，日军接连击败中国军队的零星抵抗，占据了虹桥机场、龙华、枫泾、青浦等地。11日，日军进至苏州河岸，南市及浦东担任掩护任务的部队也都奉命从阵地撤走。是日，上海市长俞鸿钧发表告市民书，沉痛宣告远东第一大都市上海沦陷。
又过了两天，即11月13日，也就是八一三抗战开始后三个月的日子，国民政府发表告全体上海同胞书声明，声明中写道：“各地战士，闻义赴难，朝命夕至，其在前线以血肉之躯，筑成壕堑，有死无退，阵地化为灰烬，军心仍坚如铁石，陷阵之勇，死事之烈，实足以昭示民族独立之精神，奠定中华复兴之基础。”
整个淞沪抗战，国军以伤亡29万人的代价，打破了日军三个月灭亡中国的狂妄计划，同时也给日军带来了伤亡六万人的代价，这样的战绩其实并不算辉煌，然而战略意义极大，因为日军当初狂妄叫嚣三个月内灭亡中国，现在已经过了三个月，仅仅攻陷了上海，这对对于日军的狂妄气焰绝对是一个沉重的打击，让日本的民心士气出现了怀疑与困惑，迫使日本改变策略，先是以集中兵力威胁南京，迫使南京国民政府投降为主要目标，后来又不得不将战争转为持久战，从而从根本上决定了日军侵华战争的败局！
而由于中国的英勇抗战，尤其是像四行仓库、松江保卫战这样的坚决抗击，却使得世界各国对于中国的抗日实力与决心，产生刮目相看的态度，英国和美国的国内舆论尽皆对中国抗战予以深切的关注和同情。更为重要的是，在淞沪会战惊心动魄的三个月当中，中国全体军民都产生了一个共识，那就是：为了抵抗日本帝国主义的入侵，中国“纵使战到一兵一枪，亦绝不终止抗战。”这是中华民族历史上最为铁血和悲壮的誓言，表明了中华民族团结一致，誓死捍卫民族尊严的坚强决心！