机枪连在四行仓库屋顶配置2挺重机枪，
另外2挺重机枪则分别配属给1连和3连。
日军第3师团的前卫部队从北站出发自东向西搜索前进，刚接近四行仓库就遭到了1营的猛烈射击，被打了个措手不及。
他们重新展开队形发起进攻，战至12时许，被守军击退。
坚守四行仓库的中国军队：
27日四行仓库的战斗虽然规模很小，但意义却非常重大，表示中国军队依然在闸北坚持战斗。
这个消息迅速在租界流传开来，成千上万的市民赶到苏州河南岸，隔河向四行仓库守军挥动帽子、毛巾、手帕致意，甚至还将日军的集结地点、行动等写在大黑板上通报给守军。
更多的人将守军急需的物资送往上海市商会，不到一天的时间，捐赠的物资就装满了10辆大卡车。谢晋元对外界问及有多少守军时回答：
“八百人”，“八百壮士”由此天下闻名。
28日，四行仓库守军除了得到大量捐赠物资，还得到了杨惠敏送来的国旗，并于29日凌晨举行了简单但不失肃穆的升旗仪式。
四行仓库楼顶飘扬的国旗，是抗战期间最为经典的一个场景，彰显了中国军民不屈的抗战精神，引起了苏州河南岸成千上万观战市民的欢呼。
29日下午，日军再度展开进攻，仍被守军击退。
经过两天的战斗，谢晋元看出了日军的顾忌——
本来四行仓库从军事上讲是一个绝地，根本没有回旋余地，所以谢晋元最初布署防御时还尽量扩充防御纵深：
1连在右
3连在左，
2连居中，
围绕四行仓库周边，四行仓库大楼基本没部署部队。
但是日军顾忌流弹落入租界，所以不敢以重炮直接轰击，只能采取纯步兵的强攻。
于是谢晋元也审时度势地改变了部署，
将部队全部收缩回仓库大楼死守，
机枪连全部部署在楼顶，
对日军形成居高临下之势。
日军正在架梯攀爬四行仓库：
30日，日军出动坦克掩护步兵进攻，被守军用手榴弹击毁2辆。
日军还在仓库墙边架起梯子攀爬进攻，守军推倒梯子，并向墙角猛投手榴弹，再次将日军击退。
束手无策的日军只能集中火力猛轰四行仓库，几乎每秒钟就落弹一发，墙面也被轰出了不少弹孔。
守军反而利用这些弹孔改建成射孔，日军一连三天毫无进展。
四行仓库的战斗，让与四行仓库仅一河之隔的租界当局感到非常棘手，一方面，距四行仓库仅数十米之遥的 西藏路桥南就有煤气公司巨大的煤气罐，一旦流弹击中引起爆炸，后果不堪设想。
另一方面，四行仓库与租界近在咫尺，如果有流弹落到租界，引起擦枪走火的事端，极有可能会演变成国际事件。
甚至打破租界与日军之间微妙的和平关系，因此租界当局希望四行仓库守军尽快撤退。
同时，日军也忌惮一水之隔的租界，不敢放手攻击，在四行仓库的进攻中颜面尽失。
所以也向租界当局施压，企图从外交途径来迫使守军撤离。
于是租界当局首先要求第三战区命令四行仓库守军撤离，并表示允许守军退入租界，保证他们的人身安全。
与此同时，出于对八百壮士的崇敬与同情，许多社会团体和社会名流通过各种渠道呼吁国民政府命令四行守军撤退，以保全这支英雄部队。
考虑到“八百壮士”坚守四行仓库，屡挫日军兵锋，极大振奋了中国军民的抗战信心。
同时也在国际舆论面前展示了中国以弱抗强的不屈意志，出色完成了“争取时间，唤起友邦同情”的使命。
10月31日上午，蒋介石电令88师师长孙元良，命令514团1营于11月1日凌晨2时撤离四行仓库归建。
蒋介石在当天的日记里这样写到： “为主帅者，爱惜所部与牺牲所部皆有一定限度。今谢晋元死守闸北一隅，任务与目的已达，故令其为荣誉之撤退，不必再作无谓之牺牲矣！”
此时，88师主力已撤至沪西的北新泾、周家桥、丰田纱厂一线，孤悬敌后的1营如要撤退归建，只能渡过苏州河经租界归队。
由于租界当局有过允许1营通过的承诺，所以孙元良便派副师长冯圣法和参谋长张柏亭与上海市市长俞鸿钧、淞沪警备司令杨虎一起与租界当局交涉。
31日14时，冯、张、俞、杨与公共租界的外国驻军总司令英军少将斯摩利特（smoleet）等租界当局代表会谈。
租界方面很爽快地答应了通过英军警戒线时的行动协调、对封锁四行仓库后门的日军机枪阵地与探照灯的压制，以及准备通过租界时的交通工具等要求。
21时，张柏亭通过电话命令谢晋元率部于当晚撤出四行仓库。
31日24时，守军分为两个梯队，交替掩护，冲过新垃圾桥进入租界。
在坚守四行仓库和突围战斗中，1营共计阵亡14人，伤23人，击毙日军至少在100人以上。
1营退入租界后，先被带到中国银行仓库。租界当局随即要求收缴1营武器。
谢晋元和全体官兵群情激愤，坚决不同意缴出武器，双方僵持不下。
在漕河泾等候1营归队的张柏亭赶到租界，在了解状况之后，要求谢晋元暂时先交出武器，同时英方也解释进入租界不许协携带武器是惯例。
而且他们只是代为“保管”，绝非“缴械”。
谢晋元这才命令缴出武器——共计步枪200余支，轻机枪24挺，重机枪4挺，驳壳枪20余支，手枪3支，子弹12万发，从这个数字来看，1营几乎是把全部轻重武器都带出来了。
1营被缴械后，步行前往西藏路跑马厅休息，当时已是深夜，沿途还是有大批群众闻讯自发赶来欢迎。
1日上午，1营官兵在吃完早餐后由租界当局派车送往星加坡路（余姚路）胶州路口的意大利兵营，沿途受到上海市民夹道欢迎。
但是一进入意大利军营后，1营就遭到羁押，由万国商团看守。
乘坐由租界提供的车辆前往意大利军营的四行守军：
1营退入租界后，日军立即向租界提出抗议，称如果租界准许中国军队通过，日军将开进租界追击。