當(dāng)日軍增援部隊(duì)即將抵達(dá)上海的關(guān)鍵時刻，由宋希濂率領(lǐng)的德械師36師于8月17日夜抵達(dá)戰(zhàn)場。與此同時，蔣介石調(diào)來當(dāng)時中國僅有的戰(zhàn)車營，電令36師協(xié)同87師殲滅當(dāng)面之?dāng)场堉沃袑⒐裟繕?biāo)鎖定在防守相對薄弱的匯山碼頭。

8月19日下午5時，87師突入百老匯路。為擴(kuò)大戰(zhàn)果，張治中決心截斷敵人左右兩翼聯(lián)絡(luò)，此作戰(zhàn)計劃被稱為"突破攻擊"。21日晚21時，張治中下令第四次進(jìn)攻：88師在虹口佯攻；戰(zhàn)車一連配合36師108旅216團(tuán)沿兆豐路與公平路推進(jìn)；二連配合87師21旅52團(tuán)向楊樹浦日租界推進(jìn)；24式戰(zhàn)車連掩護(hù)步兵沖擊日軍陣地。

由于缺乏步坦協(xié)同經(jīng)驗(yàn)，坦克與步兵部隊(duì)推進(jìn)脫節(jié)。日軍利用兩側(cè)樓頂火力點(diǎn)瘋狂掃射，導(dǎo)致步兵傷亡慘重。隨軍記者如是記錄道："都這個地步了，沖了15趟，但步兵跟不上，無法占領(lǐng)陣地。從第二次開始，敵人就把戰(zhàn)車封鎖后調(diào)回來，把戰(zhàn)車都打壞了，陸上犧牲慘重，海上也犧牲慘重。"正如后人所言："我們的抗戰(zhàn)是'一寸山河一寸血'，一點(diǎn)都不夸張。"

在215團(tuán)、216團(tuán)前赴后繼的猛攻下，36師終于沖過百老匯路，攻入?yún)R山碼頭外圍。216團(tuán)團(tuán)長胡家驥身中五彈仍帶傷沖鋒。然而碼頭鐵閘門阻擋了前進(jìn)道路，當(dāng)士兵攀登鐵門時，日軍已在碼頭內(nèi)部設(shè)置交叉火力網(wǎng)，216團(tuán)遭受重大傷亡，被迫撤回。此戰(zhàn)暴露出巷戰(zhàn)中我軍經(jīng)驗(yàn)不足及缺乏重型武器的致命弱點(diǎn)。

與此同時，87師攻占兩處日商工廠，拔除滬東重要據(jù)點(diǎn)，但仍未突破公大紗廠防線。8月23日凌晨3時，36師再次發(fā)起沖鋒：以5輛戰(zhàn)車為前導(dǎo)，步兵跟進(jìn)，于凌晨5時再度攻占匯山碼頭陣地。但日軍隨即投擲燃燒彈，整片碼頭陷入火海，數(shù)百將士葬身火海。36師被迫撤回唐山路一帶，三個營僅數(shù)十人生還。

盡管如此，中國軍隊(duì)連日攻擊已成功隔離日軍防御體系，將其主力壓縮至海軍陸戰(zhàn)隊(duì)司令部和公大紗廠等少數(shù)據(jù)點(diǎn)。若此時投入更多地面部隊(duì)，或可創(chuàng)造對列強(qiáng)軍隊(duì)的罕見殲滅戰(zhàn)。這個時刻，正是淞滬會戰(zhàn)期間中國軍隊(duì)最接近勝利的瞬間。

然而命運(yùn)在此刻轉(zhuǎn)折。8月23日凌晨，日本陸軍第十一師團(tuán)在獅子林和小川沙登陸，第三師團(tuán)先頭部隊(duì)在吳淞登陸，上海派遣軍司令松井石根大將親臨指揮。為阻擊北面登陸之?dāng)常瑥堉沃腥掏聪铝?6師撤回。當(dāng)浴血奮戰(zhàn)抵達(dá)匯山碼頭的216團(tuán)三營接到撤退命令時，營長顧新偉悲憤難抑，幾欲拔槍自盡。

至此，中國軍隊(duì)在市區(qū)內(nèi)的圍攻戰(zhàn)宣告結(jié)束，更慘烈的反登陸戰(zhàn)即將開始。