「九一八事變」後，日寇迅速侵佔東北三省全境，又在上海製造事端，企圖轉移國際上對其佔領我國東北地區的注意，迫使國民黨政府承認既成事實，同時取得一個進攻中國內地的基地。

　　1932年1月28日，日軍分數路由租界向閘北進攻，駐上海的十九路軍同仇敵愾，迎頭痛擊。軍長蔡廷鍇、總指揮蔣光鼐接到報告後，親自步行至真茹前線指揮戰事。同時，他們接連發出兩封急電，一封給頂頭上司京滬衛戍總司令陳銘樞，一封給國民政府軍政部部長何應欽。何的回電對蔣、蔡有所責難，使他們感到壓力沉重。恰在此時，陳銘樞的回電到達，要他們繼承十九路軍的光榮傳統，血戰到底，並表示立即赴滬與官兵共赴國難。

　　十九路軍是陳銘樞訓練出來的一支勁旅，久經沙場，戰鬥經驗豐富。上海戰役剛打響，陳銘樞就指示蔣光鼐、蔡廷鍇，對「租界外日軍應相機消滅之」。當時，日軍還是原駐上海的一些部隊，中國軍隊數量上有一定優勢。更重要的是，受全國人民堅強有力的支持，十九路軍官兵人人懷必死之心，誓死保衛國家，英勇作戰，擊退日寇無數次的進攻。

　　陳銘樞說到做到，曾數次親臨上海慰勞將士。居滬期間，有一名法國記者問他：「請問這次戰爭的意義是什麼?」他答道：「日本侵略我們，我們就得反抗。意義很簡單：反侵略戰!」記者又問：「中國方面能夠有必勝的把握嗎?」他再答：「我們只知道誰侵略我們，我們就得反抗誰。至於勝敗，我們始終就沒有想到這個問題。」

　　2月20日，日軍重兵進攻吳淞、江灣與閘北。雙方在廟行短兵相接，混戰肉搏。第五軍陣地一度被突破，軍長張治中親臨前線指揮反擊。蔣光鼐當機立斷，命令十九路軍實施反突擊，收復陣地，重創日軍上千人，取得淞滬抗戰中最重大的戰果，中國軍隊聲威大震。幾天後，陳銘樞趕到南翔總部，與十九路軍將領會商戰局。大家認為如果後撤，將拉長戰線，影響士氣，因此主張死守待援。會後，陳銘樞、蔣光鼐分別向蔣介石、何應欽請求增援。陳在電文中說，如有部隊增援，十九路軍再堅持下去沒有問題，而且只要達到抗戰目的，前線部隊犧牲在所不惜。蔣介石復電，以陳誠等部路途遙遠，拒絕增援。

　　2月底，侵滬日軍增至10萬人，而十九路軍連同後來自動參戰的部分軍隊，總共不足4萬人，且武器裝備遠不如日軍。陳銘樞憂心如焚，不斷向國民黨中央提議，增派援軍。有一次，他和馮玉祥、李濟深去找何應欽商談增援問題。商談中，何應欽也承認上海是戰略要地、經濟中心，要十九路軍固守原防，但以「開赴不及」為辭，拒絕派遣援軍。蔣介石當面答應他，將調江北胡宗南、梁冠英部秘密渡江支援，事後又讓何應欽停止執行。何還幾次發脾氣：「不要打了，打十幾天也夠了。」陳銘樞大怒：「前方的官兵要打，老百姓要打，我能叫他們不打嗎?」兩人爭得面紅耳赤，經常拍桌子、摔話筒。

　　日軍得到大規模增援後，於3月1日發起全線總攻。同時，日軍一部在我軍側後瀏河口一帶登陸，企圖夾擊守軍。張治中急調部隊堵截，與日寇殊死戰鬥。形勢對守軍極為不利，蔣光鼐審時度勢，忍痛下令全軍撤退至嘉定、黃渡一帶的第二道防線。全軍將士得令，無不義憤填膺，聲淚俱下。

　　至此，歷時一個多月、震驚中外的淞滬抗戰結束。蔣光鼐、蔡廷鍇、張治中以及十九路軍和第五軍將士，為中華民族抵禦外侮作出的英雄業績，永垂史冊。陳銘樞自始至終參與發動、組織、指揮這場戰役，付出了辛勞，同樣功不可沒。