面对巨大的火力差距，数十万年轻的中国守军官兵在防御阵地上死战不退，使得装备占压倒性优势的日军进攻没有任何进展，各个部队伤亡不断攀升。
日本参谋本部作战课参谋井本熊男的《日中事变作战日志》写道：“在上海的阵地攻击期间，这两个师团的步兵，一开始出征的士兵几乎全部伤亡，大都是由补充人员补充的。这是日露战争（日俄战争）以来没有经历过的巨大损失。笔者的同届生，作为中队长参战的八人全部在这场战斗中阵亡。”
日军大正四年式150毫米榴弹炮炮击中国守军阵地
除了巨大的人员伤亡外，日军也消耗了大量的炮弹、物资。第3师团和第101师团换防后，一共消耗了一场会战份的弹药量（一场会战需要15个基数炮弹，一门75毫米野战炮一个会战份为15个基数炮弹，1个基数为100枚炮弹）。
由于弹药消耗过大，松井石根下令各个部队严格管控火炮使用炮弹数量，规定每门火炮每天的弹药量为0.2个基数，并要求国内应该在为上海派遣军增加一场会战份的弹药量。
松井石根之所以要求炮兵每天只能消耗0.2个基数的炮弹，是因为他打算改变战术，集中优势兵力、火力总攻中国军队防线南部，打算将中国军队防线从中间劈成两半。为此，日军需要整整5个基数的炮弹，进行这场总攻战，以此击溃中国军队进而占领上海。
日军筹备总攻所需要的炮弹、物资的时候，中国军队方面也在集中兵力对日军发起反攻，打算扭转这场会战的战局。