3月14日，日本驻华公使重光葵在英国驻上海总领事馆与中方代表、外交部次长郭泰祺举行了第一次非正式会谈。双方确定了三项基本原则，即：中国军队留驻现在位置至协议签订时为止；日本军队撤退至公共租界及虹口越界筑路地带，一如1月28日前之状态（部分日军可暂时驻于上述区域毗连地带）；由中立国人士组成联合委员会证明双方的撤军。又经过两次非正式会谈之后，3月24日，上海停战会议在上海英国领事馆正式举行。这一谈判从3月24日一直谈到5月5日才最终达成了《淞沪停战协议》。该协议共5条，内容包括“停战情形遇有疑问发生时，由与会友邦代表查明之”，“中国军队在本协议所涉及区域内之常态恢复，未经决定办法以前，留驻其现在的地位”，日本军队则须撤退至事变发生前之“公共租界及虹口方面之越界筑路地段”，以恢复原状。
上海停战协议签字的第二天，即5月6日，日方代表宣布日军即日起开始撤退。至此，淞沪抗战算是正式画上了一个句号。第19路军被迫后撤。这一举动曾引起社会各界乃至国民党内部对蒋介石、汪精卫政府的强烈批评，认为政府增兵不力，有误国之嫌。但中日停战谈判达成协议，日本被迫撤军，中国既不赔款也不割让领土，社会舆论对此却评价不一。部分知识分子肯定政府的态度；而上海各界民众初知协议内容时却群情激愤，致使谈判代表郭泰祺被群殴。对南京心存异志的两广方面更是公开指责汪精卫等：“苟非丧权辱国，何以必要绝对秘密，急行签字？”汪精卫再三解释停战协议不含政治条件，与东北的继续抵抗可以同时并行，绝无丧权辱国之举。而监察院长于右任还是在21日以“停战协议未经立法院通过”为由，弹劾汪的违法行为，呈请依法惩戒。这一波政潮虽然很快平息，但上海停战协议对中方的损害却是持久的。因为作为主权国家，中国政府不仅失去了在上海的驻兵权，且无权宣布上海常态的恢复，无权过问一切有关停战的疑问。更有甚者，在未公开的协议附件中，中方还同意日本军队可以使用淞沪铁路，而中方不在浦东地区、苏州河南部地区驻扎军队。