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8月15日，国民政府成立最高统帅部，蒋介石为统率陆海空三军大元帅，何应钦为参谋总长，白崇禧为副参谋总长，原外交部长张群为秘书长。
全国拟划分为五个战区：河北省和山东省北部为第一战区，蒋介石兼任司令长官，辖第1、第2、第14集团军，阻击沿津浦路、平汉路、南下之敌，并侧击南口之敌；山西省、察哈尔省、绥远省为第二战区，阎锡山任司令长官，辖第6、第7集团军及骑兵第1军，进攻察北之敌；江苏省长江以南和浙江省为第三战区，冯玉祥任司令长官，辖第8、第9、第10、第15集团军，扫荡上海之敌，歼灭登陆敌军；福建省、广东省为第四战区，何应钦任司令长官，辖第4、第12集团军，固守闽粤海岸；江苏省长江以北和山东省南部为第五战区，李宗仁任司令长官，辖第3、第5集团军，防守山东及津浦路徐州地区。
蒋介石对何应钦、白崇禧说：“给我把精锐部队都调上去，我要在上海大打一仗，让国人看看，让罗斯福看看，让裕仁看看，我蒋某人不是好惹的！”
16日上午。国民政府军委会副委员长、新任第三战区司令长官冯玉祥上将，从无锡乘车前往上海南翔前线。汽车正在向前疾驰。两架飞机飞临上空盘旋。冯玉祥与随行参谋下车避进了路边一所茅屋。敌机投下几枚炸弹，把农田炸了一个大坑而后飞去。冯玉祥走出茅屋，外面硝烟还未散尽，就又乘车向南翔飞驰。他说：“不怕！当战争初起，我即抱定牺牲之决心，写了遗嘱留给家人。万一有何不测，我当高呼‘中华民族万岁’口号，以身殉国。”
一小时后，在南翔第9集团军司令部大门口，张治中和张发奎等前来迎接冯玉祥将军。他们亲切握手、问候。然后，冯玉祥说：“诸君为国拼命，至堪嘉尚，我故亲冒矢石前来看望诸君。”他们走进司令部落座。众将领对这位国民党元老、铁心抗日的老将军十分敬仰。
张治中说：“副委员长公忠为国，我们素所敬佩，决心竭诚听从副委员长指挥。”
张发奎指着作战地图向冯玉祥汇报说：“虹口、汇山码头之敌大举反攻，我警察总队不支，第87师正在增援中。”
冯玉祥当机立断：“将戴民权的第1师交给你指挥，钱塘江以北地区归你负责，以南地区归刘建绪负责。怎么样？”
张发奎：“服从命令！”
冯玉祥问：“还有什么问题？”
张治中直率地说：“一是屡战屡停，失去先机；二是无重火器，难以攻坚；如日军登陆，非近距离拼杀，难以拒敌。”
冯玉祥点点头说：“这些问题，设法逐一解决。”
16日下午5时，张治中召集师以上军官会议，商讨歼敌之策。
他说：“今天，我从前线回来反复思考，总觉得敌人援军将至，只有迅速拿下虹口、杨树浦，战役才能取得主动。”
孙元良说：“这个仗，不能再这样窝窝囊囊打下去了。如果敌人援兵一到，敌我态势立变，我们将失去优势。”
王敬久说：“我也认为，只有速战速决，才能争取主动。常言道，‘将在外君命有所不受’。歼敌良机再不能失去了！”
张治中沉思片刻，说：“好，那就决定，明日（17日）拂晓，全线总攻击！”
8月16日，日本政府拒绝了英、美、法关于将上海作为中立区的建议。
当日晚，蒋介石命令张治中：“明日（17日）拂晓，发起总攻。务必在日本援军登陆前，歼灭上海的日海军陆战队。”正巧，这与张治中的总攻决策不谋而合。
张治中接令后，立即下达命令：“第87师攻击杨树浦之敌，着重点于两翼。即一翼由东向西，一翼由西向东，使敌首尾不能相顾。兵力以第87师2团任主攻，以夏楚中率98师2团巩固87师主阵地。第88师总攻方向，一为由北向南，一为由西北向东南，使敌不能集中向我。兵力以第88师3团、钟旅之2团任主攻，借保安总队1团守主阵地。明晨5时，开始总攻！”
17日晨5时，总攻开始了！沉寂两天的上海，再次响起猛烈的枪炮声。虬江日军阵地一片火海，烈焰冲天，硝烟滚滚。中**队冒着猛烈炮火向日军据点发起勇猛冲锋。
总司令张治中离开南翔司令部，来到江湾，登上叶家花园水塔上督战。
9时许，王敬久师长电话报告：“87师已占领日军俱乐部和日海军操场。敌军两次反攻均被打退，我军炮击命中率颇佳，但因目标坚固终不能摧毁。”
孙元良师长电话报告：“88师主力由北分向日本坟山、八字桥、法学院、虹口公园攻击，反复争夺，伤亡甚重，日本坟山、法学院两处，死伤尤多。现已将正西面之敌击退。”
当天，中国第87、第88两师占领了五洲公墓、爱国女校及粤东中学等据点。中国海军电雷学校两艘雷艇秘密驶至黄浦江，向停泊码头附近“出云”号日舰发射鱼雷，将其击伤。