日援軍開到后，即不顧停戰(zhàn)尚未期滿(3日下午6時滿期),開始向我軍攻擊。3日上午8時，大批日軍分別向閘北、八字橋、江灣第六十師陣地發(fā)起總攻。在閘北，日陸軍及海軍陸戰(zhàn)隊(duì)協(xié)同航空隊(duì)猛攻橫浜路、寶興路、福生路及北河南路等處我軍防線。晚上11時后，進(jìn)攻更加激烈。我軍集中兵力于北站和青云路，沉著迎戰(zhàn)。上午10時，二十余艘日艦協(xié)助航空隊(duì)向吳淞炮臺進(jìn)攻。炮臺守軍奮勇抵抗，一面開炮還擊敵艦，一面用高射炮射擊敵機(jī)。激戰(zhàn)兩小時，擊沉驅(qū)逐艦一艘，傷三艘。歸第一五六旅第四團(tuán)指揮的第八十八師高射炮連擊落日機(jī)一架。我炮臺損失大炮三門。日駐滬總領(lǐng)事村井對外吹噓說：“日本海軍陸戰(zhàn)隊(duì)決于三日內(nèi)占領(lǐng)吳淞要塞?！?sup>[1]
下午1時50分，翁照垣接區(qū)壽年令，調(diào)第一二○旅接防閘北防務(wù)。翁接令后即飭第五、第六團(tuán)遵照辦理。就在與第一二○旅移交之際，晚6時左右翁照垣又接到區(qū)壽年的命令：在第一二○旅接防后，即率第五團(tuán)開赴吳淞增防^[2]。翁照垣即令第五團(tuán)移防完畢后星夜馳援吳淞，第六團(tuán)趕往金家角休整。翁本人同旅部人員連夜趕到吳淞。
4日，日軍發(fā)起總攻。閘北方面，上午7時，日軍集中炮火向北站、寶山路、西寶興路第一二○旅陣地猛攻，至9時火力更加猛烈，一直轟擊到12時，此時日陸戰(zhàn)隊(duì)三千余人發(fā)起連續(xù)沖鋒，均未得逞。下午2時，又以裝甲車掩護(hù)進(jìn)行沖擊，日機(jī)十八架助戰(zhàn)，我官兵沉著迎戰(zhàn)，用手榴彈炸毀敵裝甲車五輛。日軍用燃燒彈向我軍陣地噴射火焰，我軍不能立足，乃退至第二道防線。入夜，火勢稍減，我軍進(jìn)行逆襲，恢復(fù)原陣地，日軍逃去。此次戰(zhàn)斗共打死日軍一百余人，打傷數(shù)百人。吳淞方面，自上午11時13艘日艦圍攻炮臺，日機(jī)二十四架助戰(zhàn)，投下大量重磅炸彈，摧毀我炮臺大炮六門。炮臺守備營官兵死傷極多，要塞司令鄧振銓失蹤，余下的炮臺士兵逃遁一空，炮臺失去攻擊力。日陸戰(zhàn)隊(duì)數(shù)百人欲乘機(jī)登陸占領(lǐng)陣地。翁照垣令第四團(tuán)守炮臺灣的第一營派一個排扼守炮臺，協(xié)助在炮臺左右防守的部隊(duì)，堅決阻止日軍登陸。經(jīng)過激烈的戰(zhàn)斗，日軍直到下午1時左右才徹底放棄登陸的企圖。但吳淞炮臺全遭毀壞。日艦直至下午3時才暫停發(fā)炮。日機(jī)十二架又飛來投彈，延至下午5時離去。是日我軍在不斷調(diào)兵：第六十一師集中南翔(第一一九旅第一團(tuán)仍在鎮(zhèn)江警備);中央炮兵一個排抵達(dá)真如；第八十八師由浙江調(diào)至蘇州，其中一個團(tuán)到達(dá)前線；憲兵第六團(tuán)到南市龍華接替第一五五旅第六團(tuán)；第七十八師派一個團(tuán)接替中山路防務(wù)。
5日，日陸戰(zhàn)隊(duì)和第二十四混成旅團(tuán)約千余人全力進(jìn)攻閘北。凌晨1時起，日軍用重炮轟擊，炮聲震撼全市。天明，日機(jī)飛來投彈，民房多處著火。敵我雙方在天通庵激戰(zhàn)，第一二○旅英勇還擊，殲滅日軍五百余人，繳獲裝甲車兩輛、機(jī)關(guān)槍四挺。8時，日軍發(fā)起全線進(jìn)攻，來勢兇猛，新民路、虬江路、寶山路、橫浜橋、青云路、八字橋各處均有激戰(zhàn)。至11時日軍均被擊退。敵我雙方死傷甚重。下午1時，日軍又大舉進(jìn)攻。青云路口與寶興路口的橫浜橋戰(zhàn)斗激烈，我軍以一部向敵包抄側(cè)擊，擊斃日軍百余人，至下午4時戰(zhàn)斗稍息。我義勇軍全殲竄至邢家橋路的日軍。本日上午9時，我空軍第六、七兩隊(duì)由南京飛滬，10時恰遇九架日機(jī)在閘北投彈后飛向真如，企圖炸毀國際無線電臺，被我空軍擊中兩架。無線電臺守軍11時30分用高射炮擊落一架日機(jī)。其余日機(jī)逃遁。11時30分，在高昌廟、吳淞、閘北一帶，日機(jī)四十余架向我機(jī)發(fā)動夾攻。結(jié)果日機(jī)被擊落兩架，擊傷多架；我機(jī)被擊中一架，墜毀一架。鹽澤本打算今日總攻可占領(lǐng)閘北，結(jié)果仍以失敗而告終。在吳淞，上午10時左右4架日機(jī)向吳淞鎮(zhèn)陣地投下十幾枚炸彈，日艦五艘開炮四五十發(fā)。是日第一一九旅第一團(tuán)由鎮(zhèn)江抵達(dá)南翔，歸回建制。第一二二旅(缺一團(tuán))到達(dá)嘉定羅店，并派一部至瀏河、小川沙接替第一一九旅警戒。第八十七師第二六一旅開赴昆山，歸第八十八師師長俞濟(jì)時指揮。戴戟委任第七十八師副師長譚啟秀兼任吳淞要塞司令。
6日，閘北方面，拂曉后日軍用飛機(jī)和大炮向第一二○旅陣地轟擊。10時，日軍向虬江路及寶山路、橫浜橋、青云路、中山路一帶進(jìn)攻，每路有步兵百余人，裝甲車數(shù)輛。而天通庵路至中山路陣地戰(zhàn)斗激烈，12時日軍被擊退，敵我均傷亡數(shù)十人。下午6時，寶山路的橫浜橋我軍陣地遭敵彈轟擊，燃燒甚猛，我軍撤至第二線防守，至晚9時復(fù)奪回原陣地。在真如，我空軍擊落日機(jī)一架。在八字橋、江灣一帶，日軍4000人在大炮和裝甲車的掩護(hù)下攻擊第一一九旅陣地，遭我軍迎頭痛擊，苦戰(zhàn)數(shù)小時后不支遁回。在吳淞，日機(jī)十余架轟擊獅子林炮臺，傷我官兵20人。下午6時，區(qū)壽年調(diào)第八十七師高射炮兩個連趕來增援，歸翁照垣指揮。是日第八十八師獨(dú)立旅(即稅警總團(tuán))由松江出動，7日到達(dá)虹橋、北新涇之線。