唯一不同的是，日军没有像头一天那样全线三个方向出击，而是将进攻分拆开来进行。
凌晨1点左右日军右翼首先开始炮击，凌晨6点半，右翼的第5大队发起进攻收取了战果，7点15分首先夺占了四明公所据点。
而在中央和左翼方向，日军于上午8点半，用三个小时轰击商务印书馆中国军队阵地。日军这轮进攻非常凶猛，左翼日军在虬江路方面占据高楼俯射中国军队，而中国军队据守的楼房却遭到很大破坏，在敌人火力压制下，伤亡很大。而最危险的还是宝兴路商务印书馆方向，防守这个方面的第4团第3营死伤惨重，日军于11点30分再次攻占商务印书馆，推进到了宝山路一线。然而和头一天一样，中国军队以预备队投入了反击，下午时分，日军又被中国军队击退回了进攻出发阵地。
这一天，日军海军陆战队共计伤亡187名，其中战死118名。
加上2月3日的试探性进攻，三天激战下来，日军的进攻，最终只能以失败收场。至此，日军陆战队在上海已经总计伤亡713名，而此时日军陆战队在上海的总兵员也不过七千人。近一成多的战损啊，这下谁都明白，海军再也没有能力单独打垮中国军队。
现实摆在面前，日本海军只得忍气吞声，同意不对陆军的派兵规模作出限制。
海军低头服了软，陆军当然是得意地不行了。
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