2月8日，倭軍在吳淞遭受重創的訊息傳到東京後，根據倭寇那邊天皇批准的敕令，倭軍參謀總長載仁急令陸軍第九師團火速增援滬市。2月13日午後，第九師團主力到達滬市港，2月16日，該師團全體官兵於吳淞登陸完畢。由此，第九師團長接替了野村的統帥職務。此時，倭寇侵略軍海陸空兵力已達3萬餘人，野炮六、七十門，飛機60餘架，並有艦艇數十艘集中於吳淞口。

第九師團長首先於13日深夜發表宣告，宣稱：“如有妨害本師團執行任務者，必將採取果斷措施，決不姑息。”18日，第九師團長又向蔡廷鍇提出了最後通牒，內稱：“貴軍應立即停止戰鬥行為；並應在2月20日午後5時前，從下列地區撤退出去：在黃浦江西岸地區，從連線租界西端曹家渡鎮、周家橋鎮及蒲淞鎮以北撤退；在黃浦江東岸地區，從連線爛泥渡及張家樓鎮線以北撤退，各撤退至距離各租界邊界線20公里地區(包括獅子林炮臺)以外。同時，撤除在以上地區內的炮臺等其他軍事設施，並不得再用……以上各條如不見實行，倭軍不得已將對貴軍採取自由行動，由此產生的一切後果，應由貴軍負責。”真是自不量力，可笑之極！

蔡、蔣接到第九師團長的所謂最後通牒後，下令前線部隊向倭軍陣地猛烈開炮，作為對那個傻叉第九師團長最後通牒的回答和警告。看看我軍多硬氣！！

2月20日晨，第九師團長令倭軍全線總攻，採取中央突破，兩翼卷擊的戰法，以第9師團主突江灣、廟行結合部，企圖北與倭軍圍攻吳淞，南與陸戰隊合圍閘北。

倭軍先以大炮轟擊，繼之以步兵協同坦克部隊，分兩路進犯張華浜一線和楊樹浦一線，但都被我部守軍擊退；閘北倭軍帶千餘人和坦克十餘輛，因我部提前做好地雷防禦工事，坦克因觸地雷，被炸飛，隨行倭軍被波及，死傷枕藉，大快人心！

2月21日，倭寇第九師團長親自指揮步兵數千人，在飛機、大炮配合下，向我部守軍陣地衝擊，我方士兵奮力打擊，雙方傷亡均重，戰鬥延至23日黎明。倭軍試圖從江灣車站包抄江灣鎮，我部守軍英勇抗擊，多次衝鋒，生俘倭軍空閒升少佐及士兵數百人，倭軍打不過撤退了。

李增部在8日晚到達江灣鎮後，就收到上級命令：原地駐紮休整，修築防禦工事，警戒並做好戰前準備！李增帶隊仔細研究了一下附近地形，鎮子適合隱蔽，利用城牆內街市、房屋與街道的優勢，如果進倭方沿街道前進，那麼在街道過寬處用數道鐵絲網、車障、拒馬堵住街道來此對倭方進行阻滯。

在障礙物的後方佈設街壘工事進行阻擊，在窄一點的街道設定交錯式街壘。在十字路口中設定街心堡（地堡）、向四周發揚火力，封鎖十字路口的街道，阻止進攻方前進。此地堡下方有一條地道（交通壕）與一側的家屋相連，方便互相支援與聯絡。

藉助有利的建築工事使李增部在和倭軍對抗中減少了傷亡，並立下大功。當時倭軍企圖不知不覺從車站包圍鎮裡守兵，但沒想到鎮子裡被李增他們提前做了全面的防禦工事，倭軍猝不及防，死傷無數，李增帶隊生擒了不少倭寇。

其實倭寇主力第9師團抵達滬市後，就準備對滬市守軍發動第二次總攻。其計劃是從閘北到吳淞實行全線攻擊，以牽制我軍隊兵力，主力則集中指向江灣、廟行，企圖佔領這兩個要點，實現“中間突破”，切斷第5軍和19路軍的聯絡，然後各個擊破。

2月20日拂曉，倭軍出動飛機十餘架，不斷在廟行陣地上空往返偵察轟炸，海軍艦炮及陸軍重炮向廟行陣地猛烈轟擊。與此同時，倭軍炮火猛烈轟擊蘊藻浜陣地，企圖強渡蘊藻浜，以策應廟行作戰。但沒想到我軍在每部分都設立了強有力的阻擊部隊。

上午9時，倭軍一部接近小場廟至麥家宅陣地前方