松井石根见伤亡与日俱增，原来两个师团两万余人，战斗至9月5日，伤亡大半。他发电报，请陆军部增加兵力。他在申请报告中写道：
(1)敌人的抵抗实在顽强，无论是炮击还是被包围，绝不后退；
(2)估计敌人第一线兵力约19万，第二线停战区内有27万至28万；
(3)中国居民对敌人有极其强烈的忾心；
(4)由于调军舰运送紧急动员的部队，派遣军后方接济不上，两个师团陷于严重的苦战中。
陆军部对松井石根增兵的要求，意见不一。以杉山元为首的一部分人坚持派兵增援松井石根，而作战部长石原莞却持反对意见。他的理由是，日本总兵力73万人，国家地方小，资源少；而中国的总兵力200万，地方大，资源丰富。如果长期打下去，所有日本人参军都打不赢这场战争。
两种不同意见报到了参谋总长载仁亲王那里，他的立场是站在杉山元一边，但他又担心说服不了石原莞，便报请天皇决定。报告是这样写的：“上海之战有希望获胜，但必须增兵，拟增派第九、第十三、第一○一等三个师团约4万人到上海，并派后备步兵10个大队增援上海，总计6万兵力。”
天皇接到报告，反问载仁亲王：“增加三个师团是否可以占领上海？”
载仁亲王拍着胸脯保证说：“不仅可以占领上海，还可以占领南京！”
天皇听了他的话，批准了这个增兵计划。日军总参谋部又增加了野战重炮第五旅团及独立野炮第十五联队、独立工兵第十二联队、第三飞船团等开赴上海，归松井石根指挥。
一般军事家认为，军队打胜仗，要有两个因素，一是靠平时军事训练，提高素质；二是要有精神作支柱。日本兵平时训练十分严格，军官必须经过院校培养。他们的精神支柱就是效忠天皇的武士道精神。
中国兵同他们相比，这两条都欠缺。训练坚持不是很好，而且训练课目是依照德国军队的模式，与中国的实际相脱离。精神上，蒋介石提倡三民主义只是一个政治纲领，而不是武装头脑的精神。曾经参战的老人时后回忆，无论从军事素质、精神素质，还是体质及吃苦精神上和日本人比较，当时二\三个中国国民党的兵顶不上一个日本兵。
加上蒋介石的许多部队内部腐败，军官吃空额现象较为普遍。一般说，师的建制应该有万把人，实际上只有6000余人，有的还不到这个数字。还有一些部队，因平时缺额，突然要拉到前线打仗，只好在附近抓壮丁。附近的青年人听说要抓壮丁，早就跑光了。为了凑数，不是抓些胡子就是抓些娃娃来充数。这些抓来的农民，枪都不会放，怎么可能在残酷的战争中赢得胜利呢？
从武器上比较，日本的航空母舰、飞机、大炮、坦克等武器装备质量，远远超过了中国部队的装备。中国至今都没有航空母舰，步兵武器相比，日军的“三八”式步枪比中国的汉阳造和中正式长、射程远、精确度高，刺刀也长，只要拼刺刀，日本的步枪总是占上风。
就具体一个战斗而言，如果中日军队人数相同，中国军队必然吃亏。如果中国军队在人数上超过日本几倍甚至十几倍，凭人海战术消耗敌人的弹药，才可能获胜。
当日本增援的三个师团来到上海后，松井石根决定发起全面总攻，战线北起浏河，南到高桥，他们采取宽正面突破。中国新增援的六个师全是桂系部队，由白崇禧亲自指挥。桂系的六个师是迎着敌人的坦克、大炮冲锋的，并不讲究战术，一窝蜂地向上冲，就像炸圈的羊群，全当了敌人的活靶子。一颗炮弹爆炸，能炸死二三十人。因此，六个师上去，半天就没有了。
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