不过为了向国民政府施压，迫中国政府接受日本的条件，日本大本营在11月7日，宣布成立华中方面军战斗序列，任命松井石根大将统领上海派遣军、第10军和所有海空支援作战部队，以9个师团、超过27万的兵力展示日本有可能乘胜追击，进一步地将战争推向整个华中地区。同日，日本参谋本部在政府的指示与参谋次长多田骏的同意下，发出第600号临参命，又明确限制华中方面军不得越过苏嘉铁路以西的“制令线”进行任何军事行动，以等待国民政府对于和谈的答复。
但是来自淞沪会战前线的日本军队，却力主立刻乘胜追击，攻陷中国首都南京，歼灭中国陷入溃散的作战主力，屈服中国政府的作战意志，争取更有利于日本的和谈条件。特别是第10军司令官柳川平助的意见最为强烈。此时，日本第10军作为华中方面军的左翼，正在太湖以南，沿着杭州通往南京的方向进行战场扫荡，追击溃退的中国军队。由于第10军在杭州湾登陆，并未遭到猛烈的抵抗，因此，他们根本不了解在淞沪会战中日军所付出的高昂代价，反而认为他们才投入战场，还没有机会真正展露身手，就已攻到大本营的“制令线”了。所以，柳川漠视大本营的规定，独断地下令第10军的部队以强行军的方式，从太湖以南地区沿着京杭公路，尽一切可能朝向南京方向深入追击撤退的中国军队。
而上海派遣军也同样力主乘胜追击。他们在上海激战三个月才勉强击退中国守军，“皇军无敌”的神话因而为之动摇。所以，他们急欲进一步攻击南京，决不能让第10军抢到头功，以挽回失去的颜面。他们以追击中国军队以及扫荡战场为名，在太湖以北沿着京沪路朝向南京追击。
华中方面军指挥官松井石根，更是积极支持上海派遣军与第10军进攻南京的立场，因此想方设法动员一切关系，向东京进行游说，要求大本营立刻发布进攻南京的作战命令。
蒋介石对防守南京早有考虑。早在1934年就开始构筑南京外围防御线，第一条是吴福线，以太湖为中心，北起长江沿岸的福山，经常熟、苏州、吴江、嘉兴，南至杭州湾的乍浦；第二条为锡澄线，北起长江南岸的江阴要塞，南至太湖北面的无锡。蒋介石对这两道国防工事线极为重视，指示国民政府军事委员会动用4个师的兵力，在上海与南京之间大兴土木，用两年半时间修筑起钢筋混凝土工程，1936年建成，自以为固若金汤，称其为中国的“马其诺防线”，认为至少能抵御日本百万大军，坚守南京十年八载的。蒋介石还放心不下，又指示在镇江以西修建了许多工事和堡垒，并于1936年秋还亲自指挥搞了一次保卫南京的大规模演习战，这才放下心来。然而，令人失望和遗憾的是，这两道防线由于中国统帅部指挥的失误，形同虚设，没有发挥应有的作用。
当中国主力部队慌乱中退到赫赫有名的吴福线时，只见国防工事大锁把门，无奈之下，急忙去找当地军政官员和掌握钥匙的保甲长，谁知这些家伙早已溜得无影无踪。日军追兵又到，部队只得就地赶修简易工事抵挡。但溃退之兵难抵追赶而来的日军精锐劲旅，一触即溃。
不几天，常熟、苏州等相继失陷，蒋介石花费大量金钱、动用4个师用两年多时间修筑的吴福线等于虚设，“马其诺防线”的溃败悲剧提前在中国上演，中国部队被迫撤向锡澄线。
松井石根见中国军队溃败，11月23日，不等日本参谋本部批准，即命令侵华日军向锡澄线发起攻击。24日，第10师团已攻到吴兴城下。
蒋介石眼见吴福线没有起到阻击作用，大发雷霆，遂命令前方指挥官无论如何必须守住锡澄线。第7军173师副师长夏国璋率一个旅死守吴兴，与柳川平助指挥的第10军隔着城墙鏖战一日，日军尸体遍布护城河外。日军第10军自金山卫登陆，首次遇到顽强抵抗，马上调集援军，出动飞机轰炸。夏国璋率部死战，直到全旅战亡殆尽，他本人殉国，日军才攻下吴兴。
华中方面军的过激行为，造成了日军大本营极大的震惊与困惑。参谋本部特派作战课长河边虎四郎大佐前往华中方面军视察，以实际了解日军作战状况，并且控制日军不得超越“制令线”作战。日本自从“九一八”事变以来，前线的军队与大本营中的少壮派军人，经常互通声气，许多作战行动都是由前线部队发动，再由军部内的少壮派响应，最后政府不得不接受既成事实的。而这次进攻南京的作战行动，整个过程也是如此。
果然，河边大佐在前线被第10军的将校说服，带着支持日军立刻攻击南京的立场回到东京进行游说。日本大本营在前线部队的压力及军部内部少壮派军官的支持之下，参谋本部的最高层开始改变立场，最后连天皇都被说服了。在11月24日的御前会议中，先追认事实，而后撤销对华中方面军作战地区的“制令线”，同意日军越过苏嘉线作战。11月28日，大本营终于发出允许日军进攻南京的正式作战命令。而日本政府方面却被蒙在鼓里，竟浑然不知。首相近卫是在看到报纸之后，才知道日军已经开始扩大战争，进攻南京了。
日军认为，进攻南京是志在必得的“完胜”出击，功成之后，中国必定会屈服投降。为了郑重其事，日军特别由天皇发布正式进攻南京的作战诏书，由大本营参谋次官多田骏亲自携带命令，到上海的华中方面军司令部进行宣达。攻击南京正式的作战日期定为12月1日，华中方面军司令官松井石根将统帅上海派遣军与第10军，指挥六个半师团的军队沿着太湖的南北两岸，以左右包抄的方式直扑南京；并且派遣部队渡过长江，对南京进行远程的包围攻击。
在中国方面，淞沪会战的规模与进展，根本超出了军委会的掌控，蒋介石几乎动用了所有可以开到前线的作战力量投入淞沪会战。由于过度地投入这场大战而不可能有多余的力量做好纵深防御的准备。加之延误三天才下达撤退的命令，造成中国守军在撤退中几乎要遭到日军全面包抄的钳形攻势围歼。幸好中国军队发挥绝地求生的本领，在千钧一发中，以化整为零的方式仓皇地撤出了部分部队：右翼军沿沪杭线撤向苏嘉线，然后再转吴兴与杭州地区整编；而中央军与左翼集团军，则沿京沪线先退向苏州与无锡。中国军队主力九死一生，大部分重要的军事装备几乎损失殆尽，军心与士气更是全面溃散。
11月16日，蒋介石正式与部属讨论南京防卫战的问题。事实上，多数将领在淞沪会战溃退之后，对于南京的防守就已经失去信心。当时，军委会副总参谋长白崇禧就公开反对守卫南京。当时的德国军事顾问福尔肯豪森，以及多数将领包括陈诚、李宗仁等人也都认为，中国在上海作战新败之余，实在已无防卫南京的兵力，假如国民政府认为不能完全将南京拱手让给日军，最多只能作有限性的抵抗，进行所谓“短期固守”的作战。这些意见蒋介石大体接受了，只是他认为南京的防卫有着重大的心理与政治意义，假如南京不战而退地拱手让敌，会被误解为中央已经无心抗战，百姓会对整个抗战失去信心，同时也很难要求各地部队坚守阵地。所以，蒋介石还是决定在南京进行一场不可能，却是必需的保卫战。当时的蒋介石只是各路诸侯的领袖而已，并不是可以直接发号施令的指挥官，蒋介石需要表现出自己是不惜代价用嫡系部队进行抗战，才能得到各路诸侯衷心与全力支持的。特别是在敌强我弱的情况下，中国军队与日军作战，在一段时间内很可能出现屡战不胜的现象，只有全国上下都相信蒋介石是真心抗战，中国才能实施以空间换取时间的战略，最后取得抗战的胜利。因此，南京不能不守就拱手资敌，而且要付出一些代价，才能让大家心服口服地支持继续抗战。
当然蒋介石的南京保卫战，也有时间因素的考虑。因为德国大使已经传来日本和谈的条件，内容还算合理。因此，蒋介石认为，假如能够先守住南京，中日之间的交涉会比较容易进行。另外，他也在等待着苏联是否对日参战的答复。因为在“八一三”淞沪会战开打之后，苏联知道这将是中日之间的大决战，因此立刻同意在8月21日迅速签订《中苏互不侵犯条约》，并开始以35000万元贷款来军援中国，还组织“正义之剑”援华空军自愿军，派遣军事顾问团来华助一臂之力。在中苏签约时，斯大林还口头上允诺蒋介石，苏联准备在三到六个月内对日宣战。蒋介石希望能够守住南京，苦撑到苏联参战，那么中国就可以移转压力，从容反击了。
然而，防守南京是需要实力来说话的。可淞沪会战几乎完全打光了蒋介石自己编练的中央军，部属的意志也出现了动摇。因此，他在南京保卫战的决策过程中，说话少了一些硬气。他没有直接调兵遣将，只是在军事会议上提出自己的愿望，希望有人能够自告奋勇来守卫南京。在将领们徘徊观望的情势下，蒋介石甚至表示，假如没有人负责防卫南京，他将自己兼任南京的卫戍司令。这时候，体弱多病的唐生智突然大义凛然地表示，他愿意担下防卫南京的重责大任，必要时他将与南京共存亡。就这样，蒋介石在11月26日，正式委派唐生智出任南京卫戍司令。当时南京保卫战的战略共识是，进行短期的固守，而非死守南京。
过去的唐生智曾经有过公开兵变反蒋的记录，而且已经有一段时间没有统军作战了，当时身体健康状况又不佳；但此时的唐生智，已是蒋介石身边多年的重要部属，在1935年秋季的南京保卫战演习中，唐生智就是这场演习的参谋长，他对于南京的防务应是最为熟悉的了。在决定保卫南京之时，蒋介石能够派出防卫南京的军队，只有一些从上海退下来的等待整编的13个师的军队，加上军校的教导总队，甚至连宪兵部队都算上，在编制上才有约15万人，实际上的兵力或许还要少些。
此时，从上海退出战场的主力部队改变撤退方向，从宜兴转向南下，经过广德地区进入浙江与安徽，而没有向南京集结。在白崇禧的影响下，广西新的增援部队也开始减缓原先向南京集结的运动。大家都已认为，南京背对大江，决战非常不利，要对自己的部队留一手，以免在南京被歼灭。只有由四川刚刚赶到的第23集团军（原先是准备参加淞沪会战的）可供调用。