卢沟桥事变后,日军在上海挑起虹桥机场事件,上海局势一天比一天紧张。1937年8月11日,第八十七师奉命征用苏州、江阴地区300多辆汽车,连夜装载部队奔赴上海。陈颐鼎率领二六一旅第五二一团在蕴藻浜火车站、吴淞镇、炮台湾地区待命,与兄弟部队一起担任这一带数十里正面防御。8月13日下午3时,日本海军陆战队向第八十八师八字桥阵地发动进攻,“八一三”淞沪战役爆发。这时在黄浦江中的日军舰艇,亦向吴淞镇猛烈开炮。14日上午,敌机又对吴淞镇实行狂轰滥炸,到处是一片火海,但敌军仍未敢登陆。16日夜,第六十一师到吴淞地区接替了陈颐鼎军队的防务,陈则率本团集中到师部新市区叶家花园附近,并受命加入突击队,向北四川路敌人心脏地区进攻。17日拂晓,突击队开始向日军发动攻击,当天打下敌人的地堡约十个,敌人龟缩在较大的据点内不敢露头,突击队之一部便乘机很快挺进到黄浦江岸。18日夜,陈颐鼎奉命撤出这一地区,转移到蕴藻浜车站西侧一线设防。23日拂晓,日军增援部队在蕴藻浜附近的黄浦江岸登陆，其中一部向陈颐鼎团所在的阵地迫进。当日军以密集队形通过大木桥时,陈颐鼎命令所部迎头截击敌军,一时十多挺重机枪和其他武器向敌猛烈射击,打得敌人纷纷滚下河去。陈部在该地坚持了13天,击退了敌人的多次进攻。10月11日,日军突破蕴藻浜阵地,我大场方面吃紧,第八十七师奉命增援。这时陈颐鼎已接任第二六一旅旅长,他立即命令向凤武团到大场东占领阵地,迎击由江湾来的敌步兵。向凤武团刚刚赶到,即与敌人接上了火,经过两个多小时的激战,终将敌人击溃。由于连续多天作战,陈颐鼎部已伤亡1000余人。这时江苏省孙天放保安团赶来补充陈部。当陈颐鼎向保安团介绍情况时,忽闻大场正东阵地被敌突破,陈立即命令该团向敌左侧背进击,几经拼搏,终于夺回了阵地。