由于有日本人伤亡，1月19日下午，几千日本侨民在虹口“日侨俱乐部”集会，要求中国政府向日方道歉，并惩办凶手，赔偿损失。
之前，高少爷派人通知了三友实业社毛巾厂，提前转移了部分物资，安排好了当晚夜班人员。
20日凌晨2时左右，在田中隆吉的指使下，日本宪兵吉田大尉集合日本浪人团体“日本青年同志会”70余人，携带海军特别陆战队司令部分发的枪械、刺刀、棍棒和硝磺、煤油，冲击三友实业社毛巾厂。被早有准备的工人义勇军死死顶住。
隐身在暗处的猎狼队利用日本人枪声的掩护，狙杀了吉田大尉和三十几个手持枪械的日本陆战队员和浪人，这才让“日本青年同志会”的日本浪人仓惶撤退（历史上，日本人纵火焚毁厂房6间和纱数百包，损坏织布机24台。当公共租界警亭内3名中国巡捕发现火警，急忙用电话向救火会求救时，遭到这伙暴徒袭击，电话机被破坏，两名巡捕被砍伤，一名巡捕被剌死）。
当天下午，千余名日侨又借口“日本浪人” “日本青年同志会” 事件，在虹口日本俱乐部召开日本居留民大会，要求日本领事馆对上海市政府采取强硬手段，并决定电请本国政府加派军舰及军队来沪“保护侨民”。
会后有600多人持械游行示威，用木棒打碎中国店铺的橱窗，撕毁抗日标语，殴打值勤巡捕，狂呼口号，高叫“杀尽中国人”。
当晚，日租界里再次发生了几起血案，当天游行中的十几位激进分子都在住所被砍下了头颅，被“天照大婶”抛弃了。
随后，日本第一遣外舰队司令盐泽幸一海军少将发出声明，称上海市长对五项要求如不作“满意答复”，就要采取“严厉对付之行动”。同时日本海军加紧向上海增兵。到1月下旬在上海之日本军舰已增至24艘，陆战队增加2个大队，达4000人左右，以及坦克、装甲车一批。
上海驻军针对日军动态也做出了相应布置。
在十九路军驻上海部队营长以上军官会议上，蔡廷锴军长首先在会议上作了慷慨激昂的讲话：“日本人这几天处处都在向我们寻衅，处处都在压迫我们，商店被其捣毁，人民被其侮辱，并加派兵船及飞机母舰来沪，大有占据上海的企图。我最近同戴司令一再商量，觉得实在忍不下去，下了决心，就是决心去战死！”
淞沪警备司令戴戟亦在会上作了战地动员，说：“天下兴亡，匹夫有责。成败何足计，生死何足论。只有尽我辈军人守土御侮的天职，与倭奴决一死战。”
作为十九路军总指挥的蒋光鼐抱病出席并讲话，他激励说：“我们明知军事物质上不是日寇的对手，但有万众一心的精诚，就可以打开一条必胜之路。何况我们还有3万人，就真不能挽救中国吗？”
同时，十九路军指挥部发出《告十九路军全体官兵同志书》，揭露日本人“兽鬼态”已全然暴露的事实，为避免“惶惶五千余年之华胄，将沦为奴隶牛马万劫不复之惨境，”“子子孙孙千秋万岁，都要骂我们为欺世盗名、亡国灭种不中用的东西”，发出“是可忍，孰不可忍”，“我不自救，谁敢救我”的声明。