二任主帅为野村吉三郎，时任海军中将，擅英语，为日本海军军官佼佼者，曾在巴黎和会上充任日本代表团海军随员。野村替代盐泽，不仅统率原在上海侵华日军，还增加了以三艘巡洋舰组成的第三战队，并负责指挥陆军的先遣部队久留米混成旅团。
野村于二月八日到达上海。是日下午，即在舰队和空军掩护下，派陆战队一个大队在吴淞张华浜铁路码头登陆加以占领。接着久留米混成旅团在当晚同一码头登陆完毕。第十九路军因兵力配置有限，在张华浜方面并未配重兵，日军轻易登陆。
久留米混成旅团登陆后，向蕴藻浜一带阵地发动猛攻，激战四日，未获丝毫进展。二月十三日上午，大雾迷漫，下午雨雪交加，久留米混成旅团在烟幕掩护下，在纪家桥方面强渡蕴藻浜成功，守军第六十一师第一二二旅张炎部就地抵抗，战况激。迄下午七时，张炎率部反攻，击敌侧翼，敌纷纷向南岸撤退，而南岸之敌，认为是我军渡河夜袭，猛加轰击，致使退却之敌遭受重大伤亡。此役不仅使敌一举占领吴淞的企图陷于破灭，且使号称劲旅的久留米混成旅团遭受重创。
同日，日本陆军主力第九师团开始在吴淞铁道码头登陆，至十六日，该师团登陆完毕。第九师团师团长植田谦吉，为陆军中将，于二月十四日接替了日军陆上作战指挥任务，成为一二八战役中日军的第三个主帅。与此同时，第五军张治中部到达前线，于二月十六日编入战斗序列，为左翼军，担任江湾以北经庙行至吴淞一线作战，右翼军的第十九路军担任江湾(含江湾)至闸北一带的作战。
植田部署完毕后，于二月十七日向蔡廷锴提出通牒，要求我军向租界外撤退二十公里，蔡廷锴当向蒋光鼐请示如何答复，蒋说：“用大炮回答它。”断然拒绝了日方的要求。接着日军在全线展开进攻，试图寻找薄弱环节，并一举突破。二十二日，庙行之役，是为决战时刻。当天日军以全力攻击第五军庙行阵地，一度突破第八十八师防线，情况危急之际，八十七师孙元良旅正面出击，同时以第八十七师宋希濂旅由纪家桥渡河抄敌侧背。在三方面猛击下，日军溃退。此役，激战一昼夜，日军中间突破的计划以失败告终。战后，日军称“庙行之役为一二八战役中最激烈的一战”。
庙行战役后，日本内阁于二月24日决定再次增派两个陆军师团--善通寺第十一师团和宇都宫第十四师团来上海，改由白川义则大将担任统率上海全部陆军和海军陆战队的新司令官。
一月中四易主帅，一次比一次投下更大的赌注
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