5月10日，陳毅、粟裕、譚震林、張震4人署名發布了《淞滬戰役作戰命令》。
《作戰命令》分析了當面敵人的主要情況，指明了第三野戰軍各兵團的具體任務，特別對直接參加上海戰役的第9、第10兵團的作戰任務作了詳細的布置：
……決以9、10兵團並26軍首先包圍上海，截斷敵之一切逃路，封閉上海物資之竊運，進而全殲該敵或迫敵投降，求得和平解放上海，待命進入上海市區。茲將各部任務區分如下：
第一、10兵團（欠31軍）並指揮26、33軍，附特縱炮5團、炮6團並工兵1個營，應首先以主力攻佔吳淞、寶山，封鎖黃浦江口，阻截敵之出口船隻運輸，其餘應分割殲滅崑山、安亭鎮、太倉、嘉定地區之敵，而後即控制該帶陣地，待命由上海西北地區協同9兵團會攻上海……
第二、9兵團（欠33軍）並指揮31軍附炮4團，應首先以一部攻佔平湖，金山衛、奉賢、南匯、川沙沿線陣地，斷敵由滬向東南逃竄之退路，並割殲嘉善地區之敵，其餘主力視機控制青浦、松江（均不含）以西地區，而後待命由東、南、西三面協同10兵團會攻上海……
第三、作戰分界線：蘇州河，即吳淞江（不含）以南及浦東屬9兵團，蘇州河（含）以北及閘北吳淞屬10兵團。
《作戰命令》還明確了各軍在完成佔領上海後的警備任務分工。
三野發布的作戰命令似無數支火炬傳向嚴陣以待的戰鬥部隊，把廣大指戰員高漲的戰鬥火焰燒得更旺。各軍指戰員克服連日陰雨、道路泥濘、時間緊迫等困難，按照《戰鬥命令》要求，迅速進至戰鬥出發地待命。
5月23日晚，三野首長決定，從四面八方對負隅頑抗的上海守軍發起總攻。
西線兵團。總攻上海的命令一經發出，所屬各部即開始對所處敵軍發起猛烈進攻。一時間，槍炮聲大作，震耳欲聾。5月21日7時30分，為了保住失去月浦街後，屏障吳淞和寶山的最後一個支撐點，位於月浦鎮東南的25.32高地，湯恩伯命所部兵分3路，在飛機、坦克的掩護下向月浦鎮東南的27.1高地發起反攻。陣地在敵強大攻擊之下失守。同日，擔負主攻25.32高地任務的第253團在犧牲69名戰士後，向前艱難前進1公里。5月22日，第253團完成迫近作業，將戰壕挖至距25.32高地200-300米處。5月23日清晨8時，敵人向第253團陣地實施陸、艦、空全方位炮擊，第253團傷亡慘重。5月22日，蘇州第三野戰軍司令部。粟裕、張震接到情報：湯恩伯和陳大慶已將指揮所移至吳淞口外軍艦上，蘇州河以南敵人正渡河北去，向吳淞收縮。根據以上情況，粟裕、張震斷定敵人將撤出上海，於是命令：全線所有部隊於當晚發起攻擊，第一步和第二步攻擊計畫，同時進行。
浦東戰場。5月23日，位於第31軍右翼的謝振華第30軍重炮團趕至黃家灣以西地區，對高橋以東海面之敵艦猛烈轟擊，擊中7艘，其餘敵艦逃遁，這樣第30軍控制了東翼的海面。5月24日，劉飛第20軍主力佔領浦東市區，之後集結於高昌廟渡口，準備西渡浦江，攻佔上海南市。5月24日夜，第30軍第88師突入高橋鎮東前沿。5月25日晚18時30分，第31軍從正南方向向高橋發起攻擊，一時間，萬炮齊發，火光飛騰，煙柱衝天。跟著，小包炸藥不斷在敵堡前連續爆炸，響聲此起彼伏。突擊隊員們立即穿越層層敵堡——有的戰士不管側翼和背後敵堡敵人的火力怎樣射擊，乾脆從堡群的隙間向前沖。有些敵堡來不及解決，就留下一部分兵力予以監守，大部隊則繼續攻擊前進。與此同時，第30軍正奉命由高橋鎮東向西鉗形配合。戰至午夜，第30軍攻佔承園敵第12軍軍部。浦東守敵全線崩潰，紛紛向三岔港、德士古碼頭、吳凇口外邊逃竄。
西線戰場。5月22日，第33軍奉命率第97、第98師、軍山炮營配合第28軍共同擔任攻殲楊行守敵的任務。很快，97、98師進入指定陣地，並於24日向楊行鎮外圍陣地發起攻擊，並突破敵陣地。5月23日，第28軍也向楊行外圍張宅發起攻擊。經過幾天激戰，5月26日凌晨，楊行一帶殘敵向吳淞收縮。第28軍的第83師沿蘊澡浜北岸向東攻擊前進。第84師沿楊行至吳淞的公路追擊。5月26日上午9時，張克俠、韓念龍率領的第33軍與第28軍會合吳淞。5月25日夜，胡炳雲的第29軍及第33軍第99師開始全面出擊。各種火炮齊聲吼叫，巨大的轟鳴震耳欲聾。第29軍的出擊線距寶山縣城僅5公里，距吳凇口不到10公里。出擊令一下，人人奮勇當先，潮水般向寶山、吳淞門方向席捲而去。26日拂曉，第85師勝利佔領寶山縣城，俘敵7000餘人，並繳獲江面敵艦一艘。與此同時，第86師一部和第85師第253團全部，在拔掉前進通道口敵堡以後，迅速以摧枯拉朽之勢，直插吳淞鎮。守敵一觸即潰，吳淞鎮被攻克。
浦東、西線戰鬥正激烈進行之時，策應西線主力作戰的第26軍一刻也未空閑；自5月18日起，該軍對困守劉行以南至南翔以東一線的敵陣地開展了「剝竹筍、削蘿蔔」式的攻擊。
上海外圍戰役即將結束之際，準備參加上海市區作戰的人民解放軍第20、23、27軍也已分別進入攻擊位置。