1月28日夜，日本悍然向閘北一帶進攻，十九路軍立即奮起抵抗，震驚中外的“一·二八”事變爆發。1月29日，蔣光鼐、蔡廷鍇等人向全國發出通電，表示守土有責，尺地寸草，不能放棄，為救國保家而抗日，雖犧牲至一卒一彈，絕不退縮。

十九路軍全軍官兵在廣大群眾的鼓舞、支援下，愛國熱情空前高漲，堅守陣地，不斷擊退日軍的猖狂進攻。蔡廷鍇以大無畏的膽略，在槍林彈雨中親臨前線督戰，激勵士氣。當時敵我兵力懸殊，十九路軍全軍約3萬人，再加上2月中旬來援的張治中第五軍，總共也只有4萬多人。而日方不斷增兵最后達七八萬人，并且還配有大量大炮、坦克、飛機、戰艦。但十九路軍從1月28日至3月1日堅守上海，抱著誓死報國的精神，與敵血戰33天，前仆后繼，死傷約萬人，經歷了閘北巷戰、吳淞要塞戰斗、八字橋戰斗、蕰藻浜戰斗、江灣與廟行戰斗、瀏河戰斗等戰役，使日本侵略軍受到重創，死傷萬余名，并四度更換指揮官。

最后，由于國民黨政府堅持對日不抵抗政策，不再增派援兵，3月1日，日軍在太倉瀏河登陸，十九路軍被迫撤離上海，退守到嘉定等地。蔡廷鍇、蔣光鼐等于3月2日通電全國，表示決本“彈盡卒盡”之旨，不與暴日共戴一天。日軍經過十九路軍嚴重打擊，侵占上海的陰謀終不能得逞。經過英、美等國“調?！?，中日雙方于3月3日宣布停戰。

淞滬大戰異常激烈，遠遠超過了日軍的預料。他們遇到了中國軍隊前所未有的頑強抵抗。日軍雖然占領了中國軍隊的第一道防線，卻已是強弩之末了。一個僅有3萬人的十九路軍就讓他們難于對付，如果再擴大戰端，確實沒有取勝把握。于是，5月5日，日本就與南京國民政府簽訂了《淞滬停戰協定》，“一·二八”事變結束。

十九路軍淞滬抗戰是我國對日作戰從未有過的大捷，這次戰役意義重大，既振奮了全國軍民的抗日精神，激發了全民族的抗日熱情，同時，還對以后的全面抗戰產生深刻的影響。蔡廷鍇也因指揮淞滬抗戰功勛卓著，被海內外譽為“抗日名將”、“民族英雄”。