在羅思柴爾德的大力干預和全力說服下，猶太人的集體逃難行動迅速被遏制住，離開的人數逐日下降，到月底的時候已經基本絕跡。為了進一步表明猶太人的態度，羅思柴爾德聯合其他幾十名猶太富商，向十九路軍捐款200萬元作為軍費開支，同時組織了數千名青年男子報名參軍。孫百里坦然地接受了捐款，把這筆錢全部作為兵器研究所的啟動經費。然後告訴羅思柴爾德，目前十九路軍的兵源還相當充足，不需要猶太人加入，而且自己認為這些人在其他崗位上可能發揮更大的作用，婉言謝絕了這批志願者。在孫百里看來，這些被社團組織起來參軍的青年是身不由己，並不是真的想保家衛國，他們剛剛獲得中國的國籍，對國家的認同感還很淡薄，即使參加到部隊里也不會有強烈的戰鬥慾望。
解決了猶太人的問題，使十九路軍的根據地沒有陷入混亂，戰備工作得以順利地進行，等到7月底的時候，謝長風的保安部隊已經擴充了兩個師的兵力，為十九路軍提供了足夠的後備兵源。
1937年7月29日，北平失守，次日，天津陷落，華北形勢異常嚴峻，負責增援二十九軍的湯恩伯集團軍和衛立煌集團軍在南口地區和日軍展開激戰，由於敵軍不但具有火力、訓練的優勢，而且兵力也佔據絕對優勢，所以戰況極為艱難。
8月13日，蔣介石命令上海警備司令張治中調集八十七師、八十八師、炮兵部隊第八團、第十團、江蘇保安部隊兩個團和警察總隊包圍日本租借，對日軍的海軍陸戰隊發動攻勢作戰。消息傳來，孫百里雖然不能確定是十九路軍的建議起到了作用，但是仍然感到異常興奮：終於可以把日軍的注意力從華北轉移到上海了。
孫百里代表十九路軍向軍事委員會請戰，要求參與上海戰役。起初，蔣介石認為上海敵軍不過5000餘人，張治中所部兵力數倍於日軍，應該可以很輕鬆地殲滅，所以命令十九路軍原地待命。然而，日軍從1932年以後，就開始在租借內修築以鋼筋水泥為主體的永備工事，到處是堅固的碉堡和火力點，同時儲存了大量的武器彈藥，再加上有海軍第三艦隊的大口徑艦炮支援，使中央軍的推進異常緩慢。雖然蔣介石立即就近增調第九十八師和第三十六師投入戰鬥，但是日本也迅速把租借內的僑民武裝起來助戰，接著從國內和華北抽調部隊增援。中央軍在張治中的指揮下，發揚不怕犧牲的精神，奮勇作戰，把戰線推進到租借內，但是隨著敵人海空力量的加強，傷亡急劇增加，由於缺少重炮，面對敵人的堅固堡壘的時候，往往需要用炸藥包來清除，前進越來越緩慢。
8月20日，國民政府發布全國總動員令，宣布政府轉入戰時體制，以大本營取代軍事委員會，最高首腦為陸海空大元帥，由蔣介石擔任。把全國劃分為五個戰區，其中上海、蘇南、浙江為第三戰區，由馮玉祥擔任戰區司令，顧祝同為副司令。
當優勢的中國軍隊對上海日軍開始殲滅作戰後，日本天皇和統帥部極為震怒，認為這是對帝國皇軍的侮辱，決定懲罰中國軍隊，促使南京政府反省。於是日本把增兵的方向改為上海，同時把華北的一部分兵力抽調到上海。9月初，日軍把駐紮大連的天谷支隊、台灣的重藤支隊增調上海，然後又增派第三、第九、第十三、第一零一師團，以及野戰重炮一個旅團，獨立野戰重炮一個聯隊和幾個飛行中隊等部隊。這時候，日軍在上海的兵力達到十萬人以上，重炮三百多門，坦克二百多輛，飛機三百餘架，艦艇七十餘艘，準備與中國軍隊展開立體決戰。
中國方面不甘示弱，再次向上海增兵，大本營發布命令，調第三戰區司令長官馮玉祥赴華北組建第六戰區長官部，由蔣介石兼任第三戰區司令，親自指揮上海作戰，並把戰區劃分為左中右三個作戰集團：右翼作戰集團，司令張發奎上將，指揮第八和第十四兩個集團軍。中央作戰集團，司令朱紹良上將，指揮第九和第十七兩個集團軍。左翼作戰集團，司令陳誠上將，指揮第十五和第十九兩個集團軍。
十九路軍接到開拔命令的時候，上海附近海域已經全部被日本海軍封鎖，而海軍部能夠提供的運輸艦艇又非常有限，孫百里只好讓鍾武的獨立師單獨從海路出發，自己率領其餘的部隊走陸路北上。經過幾天的海上顛簸，獨立師在杭州登陸，官兵們還沒有從暈船的疲勞中恢複過來就立刻向上海急行軍。
1937年9月17日，十九路軍鍾武獨立師抵達上海，隨即被劃歸左翼作戰集團，由陳誠指揮。此時，中國軍隊在戰區司令長官的指揮下，正在調整防線，撤退到北站、江灣、廟行、羅店西南、瀏河一線，依託租界和江濱，構築防禦工事，準備與日軍進行陣地作戰，把防禦的重點是陳誠的左翼。
9月下旬，日本上海派遣軍司令官松井石根也針對中國軍隊的布防情況，制定了下一步的進攻計畫，主要內容是： 第一，以第一零一師團、第九師團、第三師團作為主力部隊，依次跟進，由劉行、顧家宅攻佔以南的大場、桃浦和南翔以東地區，從而控制京滬鐵路，再渡過蘇州河，從北面、西面、南面三面迂迴包圍上海市區，達到圍殲中國軍隊的目的； 第二，第十一師團在主攻部隊的右翼楊涇一線展開，對中國軍隊發動佯攻，掩護主力向南進攻；第三，第十三師團作為預備隊，布置在主力部隊的右後方。
非常巧合的是，中國軍隊作為重點防禦的左翼恰恰被日軍選為突破方向，雙方的主力之間隨即發生激烈的碰撞，從而決定著上海之戰的走向！