日军各师团立即对撤退中的中国军队开始了猛烈追击。中国第三战区在日军抢占安亭并向昆山进逼的情况下，发现日军有切断中国军队撤退路线的意图，遂决定改变在昆山一带占领预设阵地的计划，开始全线向吴福线国防工事撤退，企图利用预设的国防工事遏制日军的追击。但是，此时中国方面的任何命令都不起作用了。在日军飞机的疯狂轰炸和步兵的急速追击下，拥挤在公路上的中国军队编制已被打乱，部队失去控制，部队之间也失去了联络，将领们甚至连自己部队的具体位置也不知道。
第七十八军军长宋希濂在九日那天先后接到了两个命令：第一个命令让他必须再坚持几天，紧接着的命令让他立即撤往昆山方向。宋希濂看了一下地图，发现撤退的方向上全是河湖港汊，只有一条公路可走，于是带领部队匆忙西撤。宋希濂遇到了胡宗南的第一军军部以及薛岳的第十九集团军司令部。原来胡宗南的军部在苏州河一线遭遇日军偷袭，胡宗南只身撤出。薛岳乘小汽车，自南翔前往昆山，被敌军机枪扫射，司机和他的一个卫士被击毙，薛岳从车上跳到一条河沟里，幸免于难。逃脱后的薛岳在安亭附近遇到第五十四军军长霍揆彰。此时第五十四军处境也不妙，全军只剩下第十四师一个师。
十七日，日军华中方面军制订了《从嘉兴向南京追击的作战指导纲要》：上海派遣军准备攻击无锡，第十军以一部攻击湖州，一部协助上海派遣军攻占无锡。抵达吴福线的中国军队无法立足，只能继续后撤至锡澄线（无锡至江阴），而日军没有丝毫停止追击的迹象：第十三师团向锡澄线中问的青阳镇攻击，第十一、第十八、第九师团全力攻击无锡。二十三日，各路日军于太湖南北两侧向前推进。二十五日，上海派遣军突破中国军队第七十四、第三十九军的阵地，占领无锡；第十军突破中国军队第七军的防线，占领湖州。无锡和湖州的陷落，令仍在回撤的中国军队又有被包围的危险，于是各部队接到继续西撤的命令。
中国军队开始西撤后，日军命令第十三师团攻占江阴要塞。江阴，南京水路之门户。长江已经被中国海军用沉船的方式封锁，江阴要塞上原有火炮四十九门，上海战事爆发后，又增添了刚从德国进口的八十八毫米半自动炮八门和一百五十毫米加农炮四门。防守江阴要塞的中国军队有：第一三、第一一二师，要塞步兵两个营以及江防海军舰艇等部队，江防军总司令刘兴。
在日军的猛烈攻击面前。江阴守军顽强抵抗，要塞外围阵地多次失而复得。要塞新添的大炮击沉了日舰一艘，击伤了两艘，并且击落日军的飞机一架。战至十二月一日，要塞的火炮被日军飞机炸毁，要塞与外界的通信联络中断。日军随即突入江阴城，中国守军第一一二师师长霍守义负伤，部队陷入混战状态。江防总司令刘兴下令突围，突围部队又遭日军阻击，部队被打散后多数各自为战。
第一一二师师长霍守义和部分官兵渡江去了镇江，第一三师突围时遭遇日军突袭，六一三团团长罗熠斌阵亡，师长何知重、参谋长王雨膏、六一五团团长周相魁脱离部队渡江去了武汉，部队由副师长戴之奇带领退到了镇江。十二月二日，日军占领江阴，南京的水路门户敞开了。同时，日军第十八师团占领丹阳，第九师团占领金坛。沿着太湖南侧攻击的日军，于十一月十四日占领嘉善，二十日占领南浔。十八日，日军第十八师团占领广德，第一一四师团占领宜兴和溧阳。
南京，已经近在咫尺。参谋本部次长多田骏没想到华中方面军的攻击如此神速，更没有想到置于中国战场的日军已决心进击中国首都南京。占领一国首都，并非只涉及军事。“因事关紧急所以督促立即发出中止的指示。”当晚，日军参谋本部作战部部长回复华中方面军参谋长冢田攻：“发来报告谓已部署以全力经湖州向南京追击问题，被认为这已脱离了临命第六号（作战地区）的指示，殊为念念。”——日军参谋本部临命第六号：“华中方面军作战地区大概定为连接苏州、嘉兴一线以东。”由此，各路日军暂时停止了追击的脚步。
淞沪会战结束。淞沪会战从一九三七年八月十三日开始，至十一月十二日中国军队全线撤离上海战场止，历时三个月。会战中，日军逐次增加兵力，最后投入战场的总兵力达到十个师团近三十万人，动用军舰三十艘，战机五百余架，坦克三百余辆。中国军队先后调集全国各地部队会集上海战场，投入总兵力达七十多个师七十余万人，舰艇四十多艘，战机二百五十架。日军伤亡约四万人。中国军队伤亡约二十五万人。