上海與蘇州市之間的嘉定羅店、太倉瀏河鎮等地血戰二十晝夜，殲敵4000餘人，是淞滬戰場上殲敵最多的部隊之一。但是，此戰也讓二十軍元氣大傷。出川時的一萬八千人，大都長眠在淞滬戰場上，成了中華民族的烈士。其第804團團長向文彬於10月15日奉命奪回丟失的陣地，一夜惡戰，陣地是收復了，但804團只剩下了一個團長、一個營長、四個排長和120士兵。向文彬在“一天中的三小時內，由中校升上校，由上校晉升少將”，被認為是川軍勇於臨危受命，誓死衛國的突出代表。
淞滬會戰後，二十軍勉強縮編為兩個團。後楊森受到蔣介石接見，被任命為二十七集團軍司令兼二十軍軍長，加上將銜。部隊開赴安慶整訓。
在安慶，第二十軍得到了從四川補充來計程車兵，還有幾百名青年知識分子，二十軍恢復了兩個師的編制，分別是楊漢域的一三三師和楊漢忠的一三四師。部隊裝備也得到了優先補充，軍令部配備了一色的捷克式，每營增加一個重機槍連，每團增加一個迫擊炮連。有人有武器，又經過一段時間訓練，二十軍的戰鬥力從表面上看提升了，但實際上由於老兵太少，戰鬥力未必比得上戰前。
這個時候，楊森能夠指揮的部隊除一三三、一三四師外，還有唐式遵派來是一四六師兩個旅。
歷史上日軍波田支隊是在6月11日夜突襲安慶成功的。但現在的情況大不一樣，由於劉一民的攪動，日軍沒有那麼早發動武漢會戰，波田支隊調入華中後一直駐紮在蕪湖。日軍為了徐州會戰，打通津浦路後，主力當即北上參加圍剿教導師主力的作戰，無暇西進。但是，劉一民為了調動山東日軍重兵集團南下，派劉建立搞了一系列假動作，這一下算是把日軍主力全部吸引到了安徽境內。
日軍飛機轟炸武漢的時候，順路就能轟炸安慶。楊森沒辦法，還組織了一部分高射機槍，守衛安慶機場。可惜高射部隊都是新手，彈藥也不充足，總是打不著敵機。楊森的參謀長鮮光俊提出個辦法，就是用木材製造飛機模型，吸引日機來攻擊，用高射火力消滅之。
還別說，這一招管用，日機發現了機場上的飛機，真的開始俯衝轟炸，被守軍抓住戰機。擊毀一架。不幸的是，樂極生悲，人們只顧著慶祝了，沒有防備，日機第二次來轟炸時，炸死炸傷了不少人。
安慶此時已是一日三驚，南北兩線均有日軍來犯的警報，楊森只好把部隊分開部署，第一三三師開往巢縣、無為、廬江，攔截日軍南下；又佈置134師自樅陽至安慶沿江佈防，阻止日軍西進。唐式遵派來的一四六師兩個旅守衛安慶。
但是，這個時候的川軍和淞滬會戰、滕縣保衛戰時期的川軍略有不同。這個不同體現在兩點，一點是正面的，那就是川軍經惡戰鍛鍊，士兵和中下層軍官的戰鬥技巧、指揮能力有進一步提高，部分部隊的武器裝備也有明顯加強。另一點就是反面的，起因就是川軍領袖劉湘的死。
劉湘率川軍出川，一來是基於民族大義，面對強敵入侵，共赴國難。二來是因為國軍主力入川追擊紅軍後，四川政局大變，特別是國共談判結束後，蔣介石暫時沒有了後顧之憂，一心想把西南建設成抗戰大後方，不得不對川軍各部拉攏分化，削弱地方派系實力，強化中央地位。這樣一來，劉湘的地位岌岌可危。無奈之下，劉湘組織成立了武德勵進會，加強對軍隊的控制，嚴防中央勢力的分化瓦解。後來，劉湘與張學良、宋哲元等來往密切，引起蔣介石極大不滿。為了化解政治上的危局，劉湘不得不主動請纓。
川軍出川后，蔣介石任命劉湘為第七戰區司令官，以陳誠副之。淞滬會戰後，蔣介石一度對劉湘很冷淡，對楊森等卻是禮遇有加，其心不言自明。一月份劉湘病逝於漢口後，蔣介石先後打算讓賀國光、張群去主持四川大局，結果都被四川實力派給攪黃了。蔣介石再讓顧祝同主川，結果王陵基放話說：“顧祝同如敢到蓉，以機槍大炮在機場歡迎”。蔣介石沒有辦法，盤算來盤算去，四川政局只好暫由王瓚緒主持。
劉湘一死，川軍群龍無首，原本就被分散使用的各部隊，這下就更分散了，而且全部被部署在一線。象孫震二十二集團軍守滕縣，打的那麼慘烈，雖然立下了大功，名揚四海，但是那些統兵大將可不是一般士兵，他們心裡怎麼想就很難說了。
針對部隊被分割使用的問題，劉湘之後最孚人望的鄧錫侯就提出了川軍集中指揮問題，並說一出了川，才知道大傢伙格外親，就是死也想死在一起。鄧錫侯的話實際上反映了川軍各路將領的心聲，那就是懼怕被分割削弱。