粟裕、張震司令部在5月8日夜到蘇州後，即駐金城新村(即原市委機關大院)及大公園一帶。政治部主任唐亮、副主任鍾期光率機關先住樂鄉飯店，11日又遷至木瀆鎮下塘街幾戶民宅內。
倏然間，蘇州的天空，無數道的電波，南來北往。飛向北平香山雙清別墅中央軍委、毛主席駐地，飛向丹陽戴家花園渡江戰役總前委***、陳毅身旁;一道道命令下達浦江兩岸。
5月12日，解放軍對上海外圍發動攻勢。10兵團29軍當日攻佔瀏河，殲滅守軍52軍一個多營。28軍83、84師直趨吳淞，激戰兩日，攻佔太倉、嘉定，殲滅守軍123軍2000餘人。
26軍攻佔崑山、南翔，殲滅守軍123軍一部，俘敵1000餘人;9兵團20軍殲滅守軍暫8師一部，進佔平湖、金山衛、奉賢。30軍沿南路前進，攻佔南匯，進抵川沙。
27軍也順利攻佔嘉興、松江、青浦等地。至此，上海外圍陣地第一道防線全部攻佔。攻擊外圍陣地第二道防線的戰鬥開始。
10兵團從吳淞的西側猛撲月浦、劉行、楊行地區。這一帶地形平坦，射界開闊，國民黨軍建有大量的鋼筋水泥碉堡羣，並構築了鐵絲網、鹿砦、竹籤、壕溝、木樁、**等障礙物。
守軍爲國民黨52軍、54軍，伴有飛機、艦炮和要塞炮火的支援。28軍攻擊劉行鎮的國際電臺，遭敵子母地堡羣阻擊，攻擊部隊在開闊地帶遭到嚴重殺傷，好不容易攻到近處，卻突遇地堡前的**區、電網和竹籤陣，攻擊部隊傷亡殆盡。
經組織部隊反覆衝擊，至夜深纔拿下4個地堡羣。然而到了天亮，國民黨軍突然以猛烈炮火打擊，進佔地堡羣的解放軍粹不及防，傷亡慘重。
ωωω ▲тTk Λn ▲￠O
國民黨軍藉助海軍艦炮和空軍飛機的支援，以坦克、裝甲車開道，不斷向解放軍發起反擊。雙方死死纏鬥，激戰終日不休。爲打開局面，28軍又從兩翼迂迴劉行，依然被猛烈火網所阻，傷亡嚴重卻進展甚微。
29軍攻擊月浦，在前沿遭國民黨軍阻擊陣地猛烈火力及海軍艦炮打擊，傷亡很大。經多次衝擊，接近街區，卻又陷入各種隱蔽地堡的火力網交叉射擊之下。
雙方多次展開白刃戰，各個街區不斷易手，混戰長達40餘小時。這場仗打成了添油戰，解放軍衝上去的連、營很快就打光了，不得已只好以團爲單位發動攻擊，光團級幹部就犧牲了2個。
經雙方反覆衝擊炮火轟炸，月浦成爲一片殘垣斷壁。14日到17日，28軍、29軍攻擊受挫，傷亡達8000餘人。在重大損失之下，10兵團改變戰術，不再進行直線攻擊，而是先以火力覆蓋敵陣地，然後以突擊隊爆破敵碉堡，以近迫作業方式，步步爲營，不斷擠佔國民黨軍陣地。
如此一來，傷亡果然大大減小，儘管每天進展並不很大，但總算不斷前進，國民黨守軍的鬥志則越來越弱。至19日，28軍終於攻佔楊行和劉行國際電臺。
22日，月浦守敵傷亡大半，餘部撤逃而去，月浦被克。東路9兵團的攻擊相對順利一些，31軍進逼浦東，經10小時激戰，攻佔周浦鎮，俘敵海防支隊司令耿子仁以下2500餘人。
爲配合西路軍作戰，30軍加快進攻速度，搶佔奉賢海堤，殲滅了原定要炸堤的國民黨突擊隊，然後直趨白龍港，經一夜激戰，殲敵51軍、暫8師、37師一部，俘敵8000餘人。
19日，30、31軍會攻高橋，經3天激戰，攻克高橋。三野部隊全部攻佔上海外圍陣地，部分攻佔主陣地帶，從兩翼向吳淞口張開了鉗口。
爲保住吳淞和高橋，湯恩伯連着拉上去3個多軍，上海南北兩翼重兵雲集，市區則顯得非常空虛。粟裕通過情報得知，湯恩伯本人已逃出上海，在吳淞口外的軍艦上指揮，守衛上海的國民黨軍也有一部分已登船撤走。
戰機難得，解放軍向上海市區發動總攻。10兵團在月浦、劉行傷了元氣，粟裕又將正在休整的23軍和25軍拿上來攻上海，這樣，進攻上海的解放軍達到了10個軍，形成牛刀殺雞之勢。
總攻上海市區的有4個軍:20軍、23軍、26軍、27軍。粟裕決心先取浦東，然後甕中捉鱉。全天激戰中，20軍衝進浦東市區，23軍攻克龍華，26軍佔領沈家橋，27軍攻至蘇州河南，各部進展都比較順利。
湯恩伯將能調動的部隊全部回援吳淞，然而已無補於事。解放軍東西兩路部隊加緊攻勢，兇猛地楔入了守軍縱深。在西路，29軍和33軍一部攻佔寶山，進抵吳淞。25軍攻克吳淞要塞，稍後，28軍和33軍也攻至吳淞。
在東路，26日，30軍佔領三岔港，封鎖了吳淞口東岸江面。31軍全殲江心洲之敵，全部佔領浦東地區。三野各部隊會師吳淞口，肅清了蘇州河南的敵軍，切斷了上海守軍的最後退路。
在蘇州河邊，爆發了上海戰役中的最後**。國民黨軍據守蘇州河北，以高大樓房和工廠、倉庫等建築物爲掩護，用密集火力封鎖河面。聶鳳智指揮27軍不斷展開攻擊，一波波部隊衝上去，又一波波倒在對岸射來的火網前。
攻了一上午，河南岸佈滿了攻擊部隊的屍體，然而還是沒能衝過寬不過30餘米的蘇州河。爲了不破壞上海市區，三野司令部命令部隊不能使用重炮攻城，也不能用**爆破，只能用輕武器進攻，因而進展十分艱難。許多在淮海戰役、渡江戰役中的英雄都在蘇州河邊倒下了。
殺紅了眼的戰士憤怒的質問聶鳳智:“是資產階級老爺們的樓房重要，還是無產階級革命戰士的生命重要?!”
上海地下黨發揮了重大作用。國民黨淞滬警備副司令劉昌義派人和27軍接洽，率國民黨51軍、21軍、123軍4萬餘人起義，大場、江灣解放。27軍衝過蘇州河，在20軍和23軍一部配合下，全殲了河北的國民黨37軍殘部及交警總隊。
其後，參戰各部隊全力投入搜剿殘敵的戰鬥。從蘇州河畔到黃浦江邊的槍聲停息，上海戰役結束。
在16天的激戰中，解放軍共殲敵15.3萬人，繳獲各種火炮1370門，各種槍支8萬餘支，坦克、裝甲車119輛，汽車1161輛，艦艇11艘，以及大量各種物資。
上海地區守敵，除湯恩伯及從海上逃脫的5萬人外，全部被殲。人民解放軍傷亡2萬餘人，其中犧牲連以上幹部433人。勉強撐過半個月的湯恩伯終於明白了願望與現實的差距，可惜他將面對的是老蔣的無盡怒火和小蔣的冷遇···