然而恰在此时,日本增援的第10军,突然在杭州湾的金山卫登陆。蒋介石在上海作战初期,曾设想过日军从金山卫登陆包抄的可能,因此在沿岸建有简单的防御工事,还留有部队监视。但后来蒋介石及其军事顾问都认为日军已无再投入登陆杭州湾的兵力。结果没料到,日本竟把华北方面的军队抽调来了上海。
11月5日拂晓,日本第10军在柳川平助指挥下,由舰队护送至杭州湾金山卫附近之漕泾镇、全公亭、金丝娘桥等处突然登陆,包抄淞沪中国军队防线南方的背后。日军登陆时,在杭州湾北岸几十千米长的海岸线上,中国仅有少数兵力和地方武装防守。既无重炮,也无像样工事。10万装备精良的日本生力军迅即突破防线,登陆成功。
当蒋介石得知日军登陆金山卫的消息时,不禁大吃一惊,立刻火速调兵阻挡。此时却无兵可调了,第62师回防阵地已经太迟,第67军刚从河南赶到,根本还没有完成集结,立刻就被日本第10军的主力击溃。