日寇久久拿不下吴淞，野村吉三郎猛攻蕴藻浜又不能得手，日本内阁又三易指挥官，即任命植田谦吉中将为司令官，率领第九师的2万人赴沪增援。
植田谦吉率领增援部队携带多种口径的大炮，于13、14日分批抵沪。
植田谦吉抵沪后，适逢英、美、法各国公使在沪开展和平活动，这就给了他换防布置的机会。
18日上午9时，植田谦吉通过英国公使兰浦森的斡旋，以参谋长田代少将在法租界中日联谊社与国军第十九路军代表范其务参议会见为由，要求十九路军撤退，当即被范拒绝。
这个时间段，张治中将军指挥下的中国方面第五军（南京政府的王牌87、88师抽调的精锐官兵）由南京地区赶到淞沪，参加对日作战。
张部于18日前后到达淞沪地区，第十九路军指挥部随之作出新的抗战部署：蔡廷锴率3师1旅为右翼军，集结于真如、大场之间，待机向虹镇方面出击；张治中率第五军等为左翼军，集结于刘行镇附近，待机向殷行镇方面出击，并相机策应吴淞。
即将投入战斗的第五军广大官兵，士气高昂，决心与第十九路军团结一致，并肩战斗，抵御暴日侵凌。
军长张治中特发布了《告全军将士书》，其中写道：
【深望我军将士，人人抱必死之心，以救国家，以救民族。假如日军犹有一兵一卒留我国内，我们的责任即未完成；反之，我们如尚有一兵一卒，必与日军拼命到底。】
植田谦吉上任后，借和议之机，也作了十分周密的部署：集中全部兵力3万人、野炮六七十门、战舰数十艘于吴淞口；增加飞机60余架，并有陆战队分布在次要战线。
可至此，植田谦吉所指挥的两次总攻击都已告失败。
植田谦吉发动的总攻击接连失利后，他和重光葵（日本驻华公使）、野村吉三郎等电请东京增兵。
日本军事当局决定增兵上海，并设上海派遣军，以原田中义一内阁的陆相、最高军事参议白川义则大将为总司令，接替植田谦吉，并加派菱刈隆大将为副司令官，统率第十一师、第十四师共4万人和200多架飞机来沪参战。
至此，日寇指挥官已四易其主，可侵沪日军总兵力却也已达8万人之众！
3月2日，没有增援部队的第十九路军，不得不向全国各界发出了退守待援的电文，文中说：
【我军抵抗暴日，苦战月余，以敌军械之犀利，运输之敏捷，赖我民众援助，士兵忠勇，肉搏奋战，伤亡枕藉，犹能屡挫敌锋。日寇骤增两师，而我以后援不继。自2月11日起，我军日有重大伤亡，以致力于正面战线，而日寇以数师之众，自浏河方面登陆，我无兵增援，侧面后方，均受危险，不得已于3月1日夜将全军撤退至第二道防线，从事抵御。本军决本弹尽卒尽之旨，不与暴日共戴一天。】