来到作战前线调查，他很快发现，日军的主攻方向正是自己第十九集团军的防守正面，而日第三、第九师团又是日军的王牌部队，他们分别从宝山城沿公路向罗店、刘行进攻，企图夺取宝罗、宝刘两公路。
而十九集团军领受的任务就是要确保沪太公路，阻敌西犯。
显然，一场恶战就在眼前。
薛岳迅速作出部署，命令第四、第六十六、第六十九军各师严阵以待。
果然不出所料。
随着巨大的轰鸣声，天上霎时布满了日军的轰炸机，一颗颗炸弹倾泻在国军的阵地上，火焰冲天，血肉横飞。
由于日本海军航空兵基本上掌握了制空权，中国军队只能任其滥炸，防御作战更为艰苦。
凭借着空军的支持，日军向国军阵地猛攻，其十五厘米榴弹炮，一射数百发，爆炸力与杀伤力都很大，紧接着，他们又以装甲车、坦克带头，步兵随后，气势汹汹地冲上阵来。
说实在的，当时，中国军队的许多士兵还是第一次见过坦克、装甲车，第一次领教飞机轰炸的厉害，不少下层军官不知如何教士兵躲避飞机轰炸，还像往常一样集合队伍，任敌机轰炸，死伤惨重。
但官兵们很快在战争中学习战争，他们凭高昂的士气与敌反复厮杀。
白天，日军出动大批飞饥狂轰滥炸，又不断用强大火力进攻，国军只能隐伏战壕坚守，一切调动或进攻都在夜间进行，甚至炊事兵白天都无法做饭，因一冒烟，目标即被日军发现，日军就来轰炸，国军只得在夜晚做饭，每天只在入夜和拂晓前各吃一次饭，其艰苦程度难以想象。
这是薛岳第一次指挥部队与日军面对面作战，尽管战斗激烈，他指挥泰然，往往是夜以继日地守在电话机前，口授命令，沉着指挥部队抗敌。
实在累了，就在帆布床休息一会儿，然后又爬起来，继续指挥。
整个人眼睛充血，脸色铁青，一下消瘦了许多。
官兵们见到，哪里有恶战、苦战，薛岳就出现在哪里。
整个防区阵地，到处可见他的身影。
尽管子弹呼啸，硝烟弥漫，他神情若定，不管不顾，亲到前线作战斗动员，鼓励全体将士要抱有与阵地共存亡的决心，以血肉做长城，决死搏斗，战斗到最后。
在他的带动下，各军、师指挥官，也都深入前线督战，极大地鼓舞了士气。
10月5日，日军三、九师团及十一、十三师团一部在飞机和坦克的掩护下，向蕴藻浜进攻，企图越过蕴藻浜，由大场以西南侵，切断京沪铁路，孤立由大场到江湾的中国守军。
薛岳指挥部队奋起反击，双方激战三天两夜，均受重大损失。
10月８日，陈诚对左翼作战军作了新的调整，将蕴藻浜南岸划分为三个作战区，其中，中央地区总指挥薛岳，副总指挥叶肇，总预备队总指挥吴奇伟。
就在陈诚调整部署的当日，日军向蕴藻浜地区发动总攻，在海、空火力支援下，其主攻方向上的第九师团从陈家行以东突破了蕴藻浜北岸阵地，强渡蕴藻浜，占领了黑大黄宅附近约一公里的滩头阵地。
但在中国军队的顽强抵抗下，日军进展极为困难，第九、第三师团只能采用对壕作业的方法，一米一米地向前推进。