罗店作战期间，中国空军频繁出击，半个月内击落日机61架，击沉日舰10 艘。有精锐航空队之称的鹿屋、木更津两个飞行队基本被歼灭，中国则涌现了高志航、刘粹刚、沈崇海、乐以琴为代表的一批优秀飞行员。但装备上的劣势，迫使中国守军9月初撤离上海军工路一线。是月底，日本陆军第3飞行团和海军第2联合航空队进驻上海，中国完全失掉了华东的制空权。
9月12日至11月4日为淞沪作战的第二阶段，可称守势作战阶段。军事行动在罗店以南地区展开。中国空军决定利用9月18日这一天向日军复仇，实施了对上海日军目标的彻夜大轰炸。第二天，日军海军航空队为报复，出动30架飞机轰炸南京。至9月25日一周的时间里，日军共出动289架次，投弹32.3吨，南京军民遭受极大损失。中国只出动46架次，损失飞机36架。10月共发生空中战斗一百余次。两个月里，中国空军的300架飞机几乎全部消耗，10月底仅有的八十余架飞机或伤或报废，已经不能起飞迎敌。日军于10月26日派出约一百五十架飞机轰炸大场镇，大场镇被日军占领。
抗战爆发后的3个月里，中国空军在没有外援的情况下，击落日本飞机30架，击毙日本飞行员327人。南京沦陷后，中国政府迁移至武汉。
苏联援助
淞沪抗战军事上我国失利，但为沿海工业内迁、保存经济实力赢得了时间。然而以我贫弱的国力要对付强敌却显得分外困难，国民政府加快了寻求外援的步伐。
此时的美国奉行中立主义政策，一方面对中国“限购自运”，不能向中国直接提供军事援助，另一方面则据美日商约把军需工业原料卖给日本。仅1938、1939两年，日本从美国进口的废铁碎钢就占其所需的90%和85%，飞机和零件占77% ，1939年日本从美国进口的油产品占其进口总量的65%。欧洲形势则因希特勒上台后在1936年同日本签定的《反共产国际协定》而紧张化，希特勒要充当西方反布尔什维主义的堡垒。1935至1938年德意日的军事开支总额达到2520亿美元，已经超过美英法三国。险恶处境中的苏联这时采取的战略方针是力争东部无战事，便决定帮助中国一则抵抗日本侵略，二则把日军牵制在中国战场。
