据说“九一八”事变爆发之前，国民政府陆军大学聘请的一个日本战术教官酒后曾吐真言说：“中国的金山卫、大鹏湾，还有广西的北海，都是登陆的好地方。”这个故事是否确有其事恐怕无法得到考证。但是金山卫地区背江临海扼杭州湾咽喉，襟带江浙，东北距上海60多公里，西离杭州100多公里，西北抵苏州嘉兴仅半天路程，历来为兵家必争之地。这里地形开阔，可以容纳3个师的兵力同时登陆，而且这里有3条公路、1条铁路通往上海，同时又有经太湖南岸通往南京的交通线，便于登陆部队的后续战役展开。
但是这个方向上中国军队的防御力量却比较薄弱，只有粤系张发奎所统率的第8集团军4个师又1个旅的兵力防御着350公里的海岸线。随着淞沪前线吃紧，部分兵力在10月被调走，仅剩下了第28军所属的第62师和第63师，驻守全公亭至柘林之线。11月3日，第62师又移防浦东，原防区全部由63师接防。此时，金山卫仅有第63师373团的两个连，分别部署在金山卫的海月庵和平湖白沙湾的东司城，另还有第55师炮营3连部署在全公亭海天寺。
这一明显的防御漏洞早已为日本军方所洞悉，参谋本部决定“以第18师团、第6师团、第114师团、第5师团的一部编成一个军，作为上海方面增派兵团。从华北运送部队，预定10月20日登陆，以杭州湾乍浦作为登陆点，从第5师团抽调的部队作为登陆作战先头部队”，日本方面迂回侧击的最后准备工作也就随之展开。
10月9日，日本陆军参谋次长多田骏向华北方面军发出函牒，要求以1个常设师团及第5师团的1个步兵联队为基干的部队于10月20日前后开始登船，在塘沽附近实施集结。日本陆军华北方面军司令官寺内寿一大将、参谋长冈部直三郎少将、副参谋长河边正三少将经过商议之后，考虑到谷寿夫中将的第6师团攻占正定后正在实施追击作战，于是从板垣征四郎的第5师团中抽调的步兵第9旅团为基干（缺步兵第11联队），加上独立山炮兵第3联队（缺第2大队）以及其他部队合编的国崎支队已经在保定集结中，遂以这两支部队作为华北方面军抽调的作战部队，组成派遣部队基干。
而本来已经入列关东军编制的第18师团则是在海军的协助下，从10月9日起，在五岛群岛开始登陆作战训练。次日，也因为下村定第一部长考虑到方案已经成了陆军省、参谋本部的普遍意见，所以陆军大臣杉山元拜会了海军大臣米内光政，讲述了相应的使用兵力的决定，并把登陆地点定位金山卫城，准备在10月30日，以第6师团、第18师团作为首批登陆部队，同时登陆的几个决定报之以海军，要求海军给予协助。
10月12日，陆军参谋本部下令第11次动员，13日作为动员第1日。动员部队包括七号军司令部（第10军司令部）、第114师团、独立机关枪第8大队、独立山炮兵第2联队、独立工兵3个联队（甲乙戊）、后备步兵12大队。同一天，多田骏陆军参谋次长以电报向华北方面军发出函牒“已决定将第16师团调出”。
要求华北方面军将中岛今朝吾的第16师团也抽调出，当时第16师团正在邢台东面地区，而华北方面军则准备将该师团调到德州方面，准备接下来的济南作战。在已经集结了空前强大的攻击力量之余，日本陆军犹嫌不够，在这个时候要求增派第16师团，可见上海派遣军的战况不是很好。
此时上海战场上松井石根预计10月14日攻击大场镇的计划已经被迫延期了，而上海派遣军编制内唯一的一个第二线兵团、总预备队——第13师团也已经投入到作战中。因此参谋本部第一部不得不真正考虑，在第10军展开登陆作战的同时，上海派遣军能否给予充分的协助，所以参谋本部第一部又于10月16日就“是否增加兵力”进行了作战研究。次日作出决定，从华北抽调第16师团派遣到上海，归属到上海派遣军司令部指挥下，与第10军登陆作战进行配合。该师团将从白茆口进行登陆，这一计划在得到参谋总长闲院宫载仁亲王的批准之后，立即着手开始实施。
10月20日，海军军令部下令组成中国方面舰队，司令官由原第3舰队司令官长谷川清中将出任。下辖部队除了原先就在上海外海的第3舰队之外，中国方面舰队还增加了以丰田副武中将为司令官的新近组成的第4舰队，下辖第8战队、第12战队、第1水雷战队、第4水雷战队，以“足柄”号巡洋舰为旗舰的第4舰队将负责海州以南的中国沿海作战，协同第10军的登陆作战行动。
同样还是这一天，陆军参谋本部以《临命第五百七十五号》对新编组的第10军以及上海派遣军下达了指示：
为了第十军的作战，关于与海军的协同作战，须以《参谋本部与军令部关于杭州湾方面的作战协定摘录》为依据；关于航空作战，须以《陆海军关于华中方面作战的航空协定（修订）》为依据。上海派遣军司令官为了援助第十军的登陆，须在登陆前进行必要的侦察，以航空部队在登陆时进行登陆掩护，此外给予兵站和交通等方面的援助。
陆海军协定中的主要事项要求：“第10军司令官与第4舰队司令长官须协同作战。”其中着重强调了运送及护卫，要求除军战列部队在集合地集合外，其他从国内直接运送。以五岛方面及八口浦（朝鲜木浦海面）为集结地，大概定于10月下旬集合完成。陆军部队在集合地进行必要的训练，海军对之给予协助。
预定登陆的第1日为10月底或11月初，以船舶从集合地运送军战列部队，大概分为两个梯团，每个梯团约50只船舶，航行时间约为一天。军直部队的一部及兵站的主力，继上述部队到达马鞍群岛，此项运送由船舶运送司令官安排，而后根据情况适当处理。在登陆地的选择上预定登陆地“在金山卫城东西两面海岸，预料在敌前登陆”。
为了能够掩护部队顺利上岸，登陆采取奇袭行动。登陆地当天，第4舰队将炮击奉贤、柘林、金山卫、乍浦、海盐等地点，同时还要求“若可能再在镇海进行佯攻及炮击”。同时为了便于陆军的登陆以及以后的奇袭式前进，以第4舰队所属的航空部队及根据情况调来的其他航空部队协同第10军作战，要以陆军渡过黄浦江以前为最重要时机。特别须把握登陆时的制空权及摧毁以后来自上海、苏州、杭州方面的中国军队集中救援队企图。有关细节要求须由第10军司令官与第4舰队司令长官协商。
航空协定中主要注意事项有几点是陆海军协同上的重点，即：
消灭华中方面的敌空军势力，主要由海军担任。陆军担负为直接协助该方面陆军部队作战的一部分航空作战。海军飞机按照需要攻击空中及陆地的敌人，对运送陆军部队的海上护卫及到达登陆地前后进行掩护。陆军部队登陆时及其作战初期，海军负责对陆军部队进行协助，空中作战主要由海军担任，陆军担任其中一部分。兵力使用上：陆军（上海方面）侦察两个中队、战斗、轻轰、重轰各一个中队。海军（华中方面）第一、第二联合航空队和第一、第二、第三航空战队。
而参谋本部起草的《第十军作战要领方案》的基本原则也以此方案为根据，即方针为“军须与海军协同在杭州湾北岸登陆，尽速推进到上海西南地区，同上海派遣军一起消灭上海周围的敌人”。
同时这份方案的作战指导要领强调：
第一期的作战目标是第十军以第十八、第六师团配属第五师团国崎支队为第一线，在金山卫东西两面海岸进行敌前登陆，接着以第一一四师团和第一、第二后备步兵团及必要的军直属部队登陆，迅速而且是急袭式地前进到黄浦江一线。第十八师团在金山卫东面海岸登陆，以一部使之对着金山卫城东北侧，主力要尽速前进到松江西南面黄浦江一线。
第六师团配属国崎支队在金山卫城西面海岸登陆，使国崎支队面对金山卫城西北侧，以第六师团主力经金山，向松江西面地区前进，切断沪杭铁路。第一一四师团则在第十八师团的后面登陆，由其右侧地区向闵江渡口附近前进，根据情况以精锐的一部或者主力向浦东地区前进，策应上海派遣军的普通部队作战。第一、第二后备步兵团则紧跟第六师团，使其一团面对乍浦镇方面，另一团担任金山卫附近登陆地一带警备。军直属部队、山炮兵部队、工兵部队、架桥材料的主力等则分别增配于各个师团。
第二期作战的目标则是渡过黄浦江及向上海南面、西面前进。经过若干整顿、准备以后，以一部从闵行方面，以主力从松江西南方面渡过黄浦江向上海南面和西面地区前进，与上海派遣军合力消灭上海周围的敌人。根据实际情况，以一部到浦东地区作战。同时根据情况，以精锐的一部攻占乍浦镇，确保登陆点。
此时根据飞行的侦察，已经确定了在第10军企图登陆地杭州湾北岸、海盐一线以东，部署有中国军队两个师，并且修筑有乍浦要塞，金山卫城东西一带的海岸也修筑有坚固的既设阵地。金山卫城西的海岸大概有3道坚固的阵地，城东有1道坚固的阵地，故而参谋本部方面判断、预料，可以对登陆点增援的中国军队兵力为：浦东一个师、上海南市附近两到三个师、松江一个师、嘉兴一个师、杭州两个师、宁波两个师。根据侦查的战情，参谋本部最终决定登陆地区被限定在金山卫城附近，尽管这是一段远浅海滩，运送船队的停泊地必须选在距离海岸三到四海里的海面上，而且海潮很大，潮水涨落相差甚大，登陆地日期和时间也会因此受到很大限制。
考虑到海上风浪大作的暴雨天气登陆极为困难，另外，从登陆地到黄浦江之间的地区有很多小河，很少有道路，制订计划时必需的兵要地志资料也不足。故而根据这些原因，第10军制定了自己的作战计划，其要旨就是不给中国军队留以应付的时间，在登陆点附近不作任何的整顿，便一举向黄浦江北岸前进。
这也就意味着，第10军的作战方案与之前的参谋本部方面的方案有着天壤之别。因为参谋本部的方案是将渡过黄浦江作为第二期作战，而第10军这样一来，则是作为第一期作战实施。还有在第二期作战中，参谋本部的意图是使军主力向上海南面和西面前进，而第10军方面则企图进入苏州河北面，大规模地对中国军队的主力实施围歼。由于意见不同，第10军作战主任参谋寺田雅雄中佐会同参谋本部作战主任就这些不同点进行了磋商，最终第10军的计划得到了默认。这样，日本陆军参谋本部方面已经完成了杭州湾登陆作战的所有战略准备工作，接下来的一切就要靠第10军自己去实现了。
11月2日，作为第10军首批登陆部队的谷寿夫第6师团、牛岛贞雄第18师团所搭乘的运输船只在日本海军舰艇的护卫下，分别从集合地——八口浦、五岛列岛出发，途中又在济州岛附近的海面上和末松茂治的第114师团汇合，经过马鞍群岛附近折向南，并于11月4日的夜间进入了杭州湾停泊地。而这个时候，尽管一直鏖战中的罗店战线沉寂了下来，但苏州河一线的激烈对战却是刚刚进入顶峰。