面对自9月下旬以来日军的大规模进攻，中**队虽经苦战，阵线仍被不断压迫后移。．10月1日晚，第三战区司令长官部鉴于敌有以主力于宝浏公路两侧地区击破左翼作战军的企图，为保存实力、持久消耗敌军计，乃令左翼军各部队向蕴藻浜南岸沿陈家行、杨泾河西岸、浏河镇之线转移，进入第二线阵地，继续防守，相机打击敌人。左翼作战军所属各部队，自当日夜，在敌猛烈攻击中相互支援，逐次向后撤退，至10月3日拂晓之前，完成新阵地的占领。此时，日本上海派遣军司令官松井石根鉴于中**队逐次抵抗，罗店西南战况胶着不明的状态，从侧翼突进包围中**队的企图无法实现，遂决定改分割包围为中央突破，以3个师团集中攻击大场镇地区。由此，战役焦点转移到蕴藻浜一线。
9月27日，在飞机坦克和重炮的策应下，大队日军向中国守军的警戒线猛攻，火力侦察和实力试探的目的，是准备发动第四次总攻。炮战拉开了全线总攻的帷幕。从浏河、罗店、刘行、大场、江湾至闸北八字桥一线，到处都传来日军炮火的狂吼声。仅9月30日一天的粗略统计，敌军发射炮弹3000发以上。总攻的重点仍是罗店。在炮火掩护下坦克为前导的大队日军从罗店与刘行之间突破，眼见越来越近的敌人，守军排炮齐发，当即击中坦克2辆，其余的首尾难顾，只好掉头就退，跟随铁甲的步兵在猛烈的炮火下不敢前进。
罗店西北的岳王庙、曹王庙一线守军，在敌倾盆暴雨般的轰击炮火面前，工事坚固，官兵英勇异常。乘着朦胧的月色，守军组织了一支又一支突击队猛烈出击，像刺刀直**敌阵，连克吴家宅、严宅、丁家桥等大小村庄。日军不善夜战，更怕便衣袭击，中**队臂缠白布为号，奋勇冲杀，敌军闻风而退。经查，敌川崎大尉、齐田中尉、鹤长三义少尉以下260多人伤亡。中**队获步枪143支、左轮手枪5支、高机枪2挺、炮兵观测镜及文件等。
而在罗店的南线。9月27日中午，先是日军小部队和第16师46旅进行了接火，黄昏时日军大队飞机赶至，对着**阵地进行反复轰炸，炮火狂轰。接着9辆坦克后面的大股日军沿公路而来，守军给予迎头痛击，敌不支而退。第二天，日军又以飞机大炮狂轰滥炸，工事及铁丝网全部摧毁。轰炸了整整一天，守军伤亡甚多，阵地上的每一把泥土都是热的，每一把泥土中都有或大或小的弹头和弹片。
9月29日拂晓，1000余日军像蝗虫般地开始了冲锋。他们以为经过一天的轰炸，中国守军已经变成了血肉的泥土。但待其靠近，没有伤亡或者轻伤的官兵将满腔的仇恨化作怒火，和新增援的预备队一起，以迅猛的动作出击。喊杀声在清晨的原野上震荡，勇猛的肉搏战连续了几个小时。日军退缩了，阵地前留下了五六百尸体。守军也付出100多人伤亡的代价，第2营接替3营上了阵地。
10月1日早晨，日军改变了战术，先以大小钢炮轰击，后是飞机随处投弹，借助炮火掩护日军以开掘机和人工进行土工作业，企图挖掘战壕逼近守军阵地。守军则沉着等待。日军声东击西，从左翼发起了进攻。守兵将计就计，在正面还击的同时，派出一部分兵力迂回到日军侧翼两面夹击，敌军损兵折将，只得败退。连续的冲锋和反冲锋无论进攻或防守，兵员和弹药的损耗相当巨大，日军仗着不断的增援有生力量而保持着进攻的锐气，中国守军这时候人员伤亡已过半数，有的部队只剩下三分之一。
这时候，罗店镇西3里地的东林寺，争夺十分激烈。东林寺地势较高，这是一座古庙，东南北三面有小河环绕，是整个阵地的突出部，在这里眺望，可瞰视和射击日军的要点阵地。为此，敌我反复争夺这一高地。第11师73团的1营1连打退了几次敌人冲锋后，在9月29日终因寡不敌众，全连与阵地同归于尽。幸亏3连和2连的一个班加上重机枪排及时增援，才将敌人反击出去。
9月30日，日军的炮火轰坍了古庙的围墙，竹木全部打断，大殿炸掉一角后，日军已冲到墙下。守军的轻重机枪因射击时间太长发生了故障，枪管变得滚烫。营副赵取权率领士兵居高临下用手榴弹回击敌人，飞迸的弹片在敌阵中开花，50多名日军应声倒地，后续部队吓得不敢上前，只能伏在稻田中挖掘工事与守军对峙。
10月1日，敌军整日攻击，多次冲锋都被守军击溃。第二天一早，日军的炮火对着东林寺的残墙断壁又轰击了10多分钟。接着敢死队冲锋向前。由于守军兵力单薄，排长李东国带着5名士兵奋勇抵抗，几名日军冲到庙内。日军中尉富田义信首先冲入，但他看到满身鲜血的李东国时，呆住了，李排长急速掏出手枪，可手枪偏偏这时发生了故障。没等富田反应过来，李东国操起身边的一把铁锹，用力劈将过去，富田惨叫一声脑浆迸裂倒地毙命。从庙堂后杀过来的班长高大山，悄悄地转到一个敌兵身后，以迅雷不及掩耳的动作，从日军的背后抽出他的战刀，挥手便砍，一连砍死两个日兵，上等兵孔杰已经被刺了两刀，他不顾伤痛和鲜血，仍端着刺刀和敌人肉搏，一口气刺倒了两个日军。此时敌增援部队蜂拥而来，冤家路窄，中国守军72团也赶到了东林寺，班长刘黄书架起机枪一阵猛扫，20多名日军齐刷刷栽倒。在手榴弹和机枪火力下，敌人的冲锋被打退了。
可是，73团3营已全部伤亡，增援的72团3营因无立足之地，庙宇林木成了一片废墟，日军的炮火荡平了这片高地。官兵几度反攻，终因血溅阵地，残兵含恨退守。
当天晚上，第15集团军在嘉定城开庆祝大会，追悼阵亡将士，表彰有功官兵。沈云龙因为坚守罗店，多次带队与敌军肉搏厮杀，舍生忘死，身先士卒迭歼钜寇并且带队夺取日军联队军旗一面，功勋卓著，卫国有功，被军事委员会授予三等宝鼎勋章和三等云麾勋章各一枚。这也是校级军官能够获得的勋章最高等级。属下的各部军官和一些英勇作战的士兵，也获得了相应的勋章奖章。庆祝会上，军民情绪欢洽，参谋总部派来的代表表示，淞沪战场上，**牺牲的官兵虽然不少，但士气却愈战愈为旺盛，而真正做到了前仆后继。上海各界的民众代表也纷纷表示，民心坚定而乐观，认为日军必败，最后胜利一定属于我们。<div>