粟裕、张震司令部在5月8日夜到苏州后，即驻金城新村(即原市委机关大院)及大公园一带。政治部主任唐亮、副主任钟期光率机关先住乐乡饭店，11日又迁至木渎镇下塘街几户民宅内。
倏然间，苏州的天空，无数道的电波，南来北往。飞向北平香山双清别墅中央军委、毛主席驻地，飞向丹阳戴家花园渡江战役总前委***、陈毅身旁;一道道命令下达浦江两岸。
5月12日，解放军对上海外围发动攻势。10兵团29军当日攻占浏河，歼灭守军52军一个多营。28军83、84师直趋吴淞，激战两日，攻占太仓、嘉定，歼灭守军123军2000余人。
26军攻占昆山、南翔，歼灭守军123军一部，俘敌1000余人;9兵团20军歼灭守军暂8师一部，进占平湖、金山卫、奉贤。30军沿南路前进，攻占南汇，进抵川沙。
27军也顺利攻占嘉兴、松江、青浦等地。至此，上海外围阵地第一道防线全部攻占。攻击外围阵地第二道防线的战斗开始。
10兵团从吴淞的西侧猛扑月浦、刘行、杨行地区。这一带地形平坦，射界开阔，国民党军建有大量的钢筋水泥碉堡群，并构筑了铁丝网、鹿砦、竹签、壕沟、木桩、**等障碍物。
守军为国民党52军、54军，伴有飞机、舰炮和要塞炮火的支援。28军攻击刘行镇的国际电台，遭敌子母地堡群阻击，攻击部队在开阔地带遭到严重杀伤，好不容易攻到近处，却突遇地堡前的**区、电网和竹签阵，攻击部队伤亡殆尽。
经组织部队反复冲击，至夜深才拿下4个地堡群。然而到了天亮，国民党军突然以猛烈炮火打击，进占地堡群的解放军粹不及防，伤亡惨重。
国民党军借助海军舰炮和空军飞机的支援，以坦克、装甲车开道，不断向解放军发起反击。双方死死缠斗，激战终日不休。为打开局面，28军又从两翼迂回刘行，依然被猛烈火网所阻，伤亡严重却进展甚微。
29军攻击月浦，在前沿遭国民党军阻击阵地猛烈火力及海军舰炮打击，伤亡很大。经多次冲击，接近街区，却又陷入各种隐蔽地堡的火力网交叉射击之下。
双方多次展开白刃战，各个街区不断易手，混战长达40余小时。这场仗打成了添油战，解放军冲上去的连、营很快就打光了，不得已只好以团为单位发动攻击，光团级干部就牺牲了2个。
经双方反复冲击炮火轰炸，月浦成为一片残垣断壁。14日到17日，28军、29军攻击受挫，伤亡达8000余人。在重大损失之下，10兵团改变战术，不再进行直线攻击，而是先以火力覆盖敌阵地，然后以突击队爆破敌碉堡，以近迫作业方式，步步为营，不断挤占国民党军阵地。
如此一来，伤亡果然大大减小，尽管每天进展并不很大，但总算不断前进，国民党守军的斗志则越来越弱。至19日，28军终于攻占杨行和刘行国际电台。
22日，月浦守敌伤亡大半，余部撤逃而去，月浦被克。东路9兵团的攻击相对顺利一些，31军进逼浦东，经10小时激战，攻占周浦镇，俘敌海防支队司令耿子仁以下2500余人。
为配合西路军作战，30军加快进攻速度，抢占奉贤海堤，歼灭了原定要炸堤的国民党突击队，然后直趋白龙港，经一夜激战，歼敌51军、暂8师、37师一部，俘敌8000余人。
19日，30、31军会攻高桥，经3天激战，攻克高桥。三野部队全部攻占上海外围阵地，部分攻占主阵地带，从两翼向吴淞口张开了钳口。
为保住吴淞和高桥，汤恩伯连着拉上去3个多军，上海南北两翼重兵云集，市区则显得非常空虚。粟裕通过情报得知，汤恩伯本人已逃出上海，在吴淞口外的军舰上指挥，守卫上海的国民党军也有一部分已登船撤走。
战机难得，解放军向上海市区发动总攻。10兵团在月浦、刘行伤了元气，粟裕又将正在休整的23军和25军拿上来攻上海，这样，进攻上海的解放军达到了10个军，形成牛刀杀鸡之势。
总攻上海市区的有4个军:20军、23军、26军、27军。粟裕决心先取浦东，然后瓮中捉鳖。全天激战中，20军冲进浦东市区，23军攻克龙华，26军占领沈家桥，27军攻至苏州河南，各部进展都比较顺利。
汤恩伯将能调动的部队全部回援吴淞，然而已无补于事。解放军东西两路部队加紧攻势，凶猛地楔入了守军纵深。在西路，29军和33军一部攻占宝山，进抵吴淞。25军攻克吴淞要塞，稍后，28军和33军也攻至吴淞。
在东路，26日，30军占领三岔港，封锁了吴淞口东岸江面。31军全歼江心洲之敌，全部占领浦东地区。三野各部队会师吴淞口，肃清了苏州河南的敌军，切断了上海守军的最后退路。
在苏州河边，爆发了上海战役中的最后**。国民党军据守苏州河北，以高大楼房和工厂、仓库等建筑物为掩护，用密集火力封锁河面。聂凤智指挥27军不断展开攻击，一波波部队冲上去，又一波波倒在对岸射来的火网前。
攻了一上午，河南岸布满了攻击部队的尸体，然而还是没能冲过宽不过30余米的苏州河。为了不破坏上海市区，三野司令部命令部队不能使用重炮攻城，也不能用**爆破，只能用轻武器进攻，因而进展十分艰难。许多在淮海战役、渡江战役中的英雄都在苏州河边倒下了。
杀红了眼的战士愤怒的质问聂凤智:“是资产阶级老爷们的楼房重要，还是无产阶级革命战士的生命重要?!”
上海地下党发挥了重大作用。国民党淞沪警备副司令刘昌义派人和27军接洽，率国民党51军、21军、123军4万余人起义，大场、江湾解放。27军冲过苏州河，在20军和23军一部配合下，全歼了河北的国民党37军残部及交警总队。
其后，参战各部队全力投入搜剿残敌的战斗。从苏州河畔到黄浦江边的枪声停息，上海战役结束。
在16天的激战中，解放军共歼敌15.3万人，缴获各种火炮1370门，各种枪支8万余支，坦克、装甲车119辆，汽车1161辆，舰艇11艘，以及大量各种物资。
上海地区守敌，除汤恩伯及从海上逃脱的5万人外，全部被歼。人民解放军伤亡2万余人，其中牺牲连以上干部433人。勉强撑过半个月的汤恩伯终于明白了愿望与现实的差距，可惜他将面对的是老蒋的无尽怒火和小蒋的冷遇···