7月19日，日軍空襲江陰縣，在江陰東南鄉學社擲彈壹枚，揭開江陰戰役序幕。
上海開戰之後，日軍高度重視江陰要塞。其戰史指出：“戰爭開始後中國將海軍將主力置於江陰要塞掩護之下，不僅阻礙南京方面的空中作戰，且以靠巡洋艦平海、寧海威脅我軍沿長江下遊行動的大艦艇，因此第3艦隊司令部認為無論是出自空中作戰或封鎖作戰，均需將其殲滅”。長川司令長官準備使用整個第2聯合航空隊掃平江陰地區的要塞與海軍艦隊。第2聯合航空隊的作戰計畫是先以艦載機進行壓制，並以壹部分艦載攻擊機牽制炮臺，再以主力全力進攻平海艦與寧海艦。但因為兵力不足，這個計畫只好減半執行。依日軍“武士道”的習慣，如果沒有江陰封鎖線，其海軍有極大可能又會試圖在長江中橫沖直撞，直趨下關。封鎖線正好在滬戰開始當天淩晨完成，算是暫時打消了日本海軍的妄念。雖然中國海軍的戰術發揮與兵力並不甚佳，但是整個海軍的主力艦隊都在江陰布防，這也使得長川有所忌憚。發展航空兵多年的日本海軍，很自然地將突破封鎖線的任務，交給了航空兵。 在蘆溝橋事變發生時，陳紹寬部長正在英國參加英王加冕。事變發生之後陳部長急忙回國，主持國民黨海軍抗戰事宜。陳部長所主持的第壹個工作就是封江。
1937年8月11日，海軍部派甘露測量艦,皦日測量艦，青天測量艦及炮艇綏寧艦，威寧艦破壞江陰周遭由西周,滸浦口,鐵黃沙,西港道,狼山,通州沙,青天礁,劉海沙到長福沙,龍潭港,福姜沙壹帶的燈標,燈樁,燈燈,測量標桿。各艦由江陰下洊江面開始,在兩日內完成了航標的破除作業。
在此同時,海軍第1艦隊與第2艦隊主力已經奉命向江陰集結，49艘軍艦進入長江待命(註9)。8月12日，兩個艦隊主力在江陰江面集合完畢，這次甲午戰爭之後海軍的第壹次對外大型動員,令全體海軍將士激動不已!
海軍艦隊的主力原本集中在湖口與下關,在湖口的第1艦隊由陳季良司令率領,滅燈疾行了十個小時趕到江陰.全體官兵皆懷高亢鬥誌,願與日寇決壹死戰。但是當艦隊在江陰江面集中完畢之後,滿懷熱血等待著”中國深望每人能盡其至責”旗令的官兵們，愕然發現他們將目睹中國海軍史上規模最大的壹次集體自沈。
海軍部又請行政院訓令江蘇、浙江、安徽、湖北各省政府緊急征用民用小船、鹽船185艘，滿載石子沈入封鎖線的空隙中。這些民船壹***使用了30.94萬立方英尺石子，合65020擔。 如果加上1937年9月25日自沈（海戰後）的“海容”、“海圻”、“海籌”、“海琛”艦四艘巡洋艦，在江陰的沈船封江作業之中壹***自沈老舊軍艦與商輪43艘，合計噸位63800余噸。
因忌憚於江陰要塞的強大火力和敷設水雷能力（實際並未實施），第三艦隊司令長官長谷川清中將否決了直接進攻江陰的建議，轉而出動第2聯合航空隊（轄陸基第2航空戰隊之第12、第13航空隊）和海基的第2航空戰隊“加賀”號航母執行此次任務。具體的作戰安排是先以艦載機進行壓制，並以壹部分艦載攻擊機牽制炮臺，再以主力全力進攻“平海”艦與“寧海”艦。
1937年8月13日，淞滬會戰打響。在旗艦“平海”的會議室中，每隔壹小時就從無線電中傳來前線戰報。幾乎所有的軍官都聚集在這裏，時而憂心忡忡，時而為陸、空軍的英勇戰績感奮，同時也預感到，在江陰江面將要爆發的戰事絕不會遜色於淞滬戰場。10時，海軍司令部命令各艦進入壹級戰備，艦炮脫去炮衣，隨時準備對空射擊。 位於江陰的海軍電雷學校，有“海上黃埔軍校”之稱。學校所屬的三支魚雷快艇大隊，曾從英德兩國進口了15艘魚雷艇，分別編組成為“嶽飛”“史可法”“文天祥”中隊。
8月14日晚，在江陰電雷學校魚雷快艇大隊副大隊長安其邦的率領下，2艘史字號快艇由內河偽裝漁船潛伏上海，15日清晨抵達黃埔江之龍華。16日上午，由海軍學校教育長兼江陰江防司令歐陽格親自帶人，在外灘壹帶偵察敵艦隊情況，部署了攻擊出雲艦的方案。考慮到需要隱蔽出擊，決定由“史102號”快艇單獨擔任主攻，“史171號”快艇擔任接應。“史102”艇在敵艦400米開外發起攻擊，“轟”壹聲巨響，壹枚魚雷帶著濃煙擊中了出雲艦邊上的壹艘躉船，當即沈沒。轉瞬間，第二枚魚雷又擊出，這次擊中了出雲艦的尾部，但因魚雷威力不大，出雲艦盡管尾部受創，仍不能置其於死命。
中國空軍也於8月14到8月16日連續3天對日軍旗艦出雲號裝甲巡洋艦進行轟炸，根據當時的報紙報道：“這是1894年中日甲午海戰以來，日本海軍艦隊首次遭到中國的攻擊”。 1937年8月16日江陰海戰拉開序幕。7架日機貼著江面向江陰飛來，偵察我軍部署。艦上水兵發炮進攻，日機不敢低飛，在高空擲下兩枚炸彈後逃走。炸彈均落江中，未造成破壞。
1937年8月19日上午7時30分，日軍從“加賀”號航母起飛的12架艦載機飛抵江陰要塞上空。中國軍艦與要塞兩岸對空火力齊發，織成密集的火網，12架飛機倉皇逃離。
從16日到20日，敵機或進行偵察，或投石問路，均未發生實質性戰鬥。
1937年8月20日上午8時，日軍偵察機壹架突入艦隊上空偵察，遭“平海”艦射擊，急忙逸去。8時半，炮臺發出緊急警報，瞭望兵報告：敵機7架在下遊高空出現。少頃，敵機群便飛臨要塞上空，但再度被防空火力擊散。見中國炮臺有所準備，敵機知道難以得逞，隨即向下遊方向飛去。只有幾架飛機投下炸彈，其中1枚炸彈投在距“寧海”艦約1000公尺的江面，激起巨大的水柱。
13日至20日，江陰要塞雖然空襲警報不斷，但或是中國空軍飛機造成的虛驚，或是敵機投石問路，均未發生實質性的戰鬥。
1937年8月21日，中國海軍流下了在抗戰中的第壹滴血：在上海江南造船廠修理的“永健”號護衛艦（艦長：鄧則勛中校）遭日機轟炸沈沒。 沈船封江後，中華民國海軍第壹艦隊司令陳季良中將率領海軍主力“寧海”、“平海”、“逸仙”、“應瑞”、“海圻”、“海容”、“海琛”、“海籌”8艘巡洋艦在沈船封鎖線後方布防，第2艦隊的小型艦艇則部署其後。中國方面希望通過這種“堡壘”戰術發揮巡洋艦主炮的遠程打擊能力，因而大型艦艇集體下錨，幾近固定不動的水上炮臺。
雙方真正的接觸發生在1937年8月22日。 上海開戰前，日本海軍已經將江陰要塞的布防情況弄得壹清二楚，並制定了具體的攻擊方案，決定於22日對江陰水面的中國海軍進行突襲，但都被我海軍擊退。
1937年8月24日起，日軍第三艦隊宣布對長江以南的中國沿海實施第1次交通封鎖。
8月26日，負責長江上遊警戒及破交的日軍十壹戰隊的軍艦第壹次沿江上溯，駛近江陰要塞，並向中國軍艦攻擊，似乎形勢正在向中國海軍高層預料的艦隊決戰發展。
1937年9月19日，規模更大的戰鬥開始。這壹天，日本第三艦隊司令長官長谷川清下令所屬第2聯合航空隊（1937年9月10日剛剛從大連轉場到新落成的上海公大機場）對南京市區進行“無差別級”轟炸。上午8時15分，警報聲大作，江陰要塞瞭望臺報告：大批敵機正自下遊向江陰飛來！海軍各艦炮手均各就各位。幾分鐘後，只見壹個由33架敵機組成的龐大機群在3000米高度向西南飛去。這天正是著名的“9·19空戰”日，敵機被我空軍第四大隊擊落4架，擊傷1架。中國空軍後來的傳奇人物劉粹剛自此壹戰成名。 9時20分左右，警報聲又起，海軍見1小時前西飛的敵機群正雜亂無章錯落地返航，料定必是被我空軍擊敗，便以排炮“歡送”。敵機驚魂未定，無心戀戰，未發壹槍，未擲壹彈，均高速向東逃竄。下午2時30分，又傳來警報聲，見敵機28架，又在南京被中國空軍擊潰。這次，該機群未敢沿江飛行，繞開中國高射炮火有效射程返航。
據日本海軍作戰檔案記載，1937年8月底，第三艦隊就已經根據多次偵察所得的情報，制定出了進攻江陰要塞的作戰方案：決定在1937年9月20日前，主要是以襲擾為手段，給支那海軍造成精神壓力，使其長期處於緊張中；自1937年9月20日起，要使用優勢的空軍力量（“加賀”號和第2聯合航空隊）圍殲江陰水面的中國海軍，務必壹鼓蕩平。攻擊的主要目標是徹底摧毀“平海”、“寧海”這兩艘中國海軍最大的輕巡洋艦，從歷史上抹掉中華民國海軍！
1937年9月20日上午7時13分，瞭望哨報告：下遊發現敵機！海軍各艦列陣以待。7時16分，敵機兩架飛至中國艦隊上空盤旋，各艦開炮猛擊，敵機即爬升高度，隱入雲層，又不時俯沖下來掃射投彈。雙方相持30分鐘後，敵機投彈5枚，落在“寧海”和“平海”兩艦之間水面，隨即向東返航。
1937年9月21日，天候陰雨，不適合空襲，日第3艦隊中止了當天的攻擊計劃。 1937年9月下旬，日本海軍增派艦只70多艘、飛機300多架和戰鬥人員10萬人，力圖打通江陰防線。最慘烈的戰鬥發生在1937年9月22日和23日，日海軍輪番轟炸中國海軍及岸上陣地，旗艦平海號遭到80架以上飛機的轟炸，平海號的姊妹艦寧海號也遭到至少70架次飛機的轟炸。
1937年9月22日，天氣陰沈無風，江陰戰役中最殘酷的部分揭開了序幕。從加賀號航母上飛來的艦載機對我軍艦艇不斷進行空襲。從早上8時至下午5時，中國集結在江陰水面的諸艦和岸邊炮臺的官兵作戰達9小時，“寧海”軍艦消耗高射炮彈400余發，機槍彈8000多發；“平海”軍艦消耗高射炮彈265發，機槍彈4000余發。敵機的空襲未造成太大損失，僅“平海”艦陣亡5人，傷23人。 當晚，陳季良司令召開各艦艦長會議，下令“平海”絕不能因為避開日機重點轟炸而降下桅頂的司令旗，各艦也不得為了機動，向上遊駛去。 1937年9月23日，決戰爆發。日軍在9月 23日以上百架架飛機圍攻中國“寧海”、“平海”兩艦並將其擊傷、擊沈後，兩日後又開始向中國海軍的其他艦只實施攻擊。
“寧”、“平”兩艦被炸後，艦隊旗艦改由噸位稍小的 “逸仙”艦擔任，第壹艦隊司令陳季良移至該艦指揮。該艦正泊於江陰與上遊的目魚沙之間。日軍第12航空隊6架92艦攻及3架95式艦戰突然而至，對這艘新的旗艦實施猛烈轟炸；不久另壹架海基的94艦爆也加入了攻擊行列。“逸仙”艦在江面上慢速機動，沈著應戰。擊落敵機兩架，其余敵機吃驚不小，立即返航了。
這時，該艦已經被擊中多處，機艙的左旋轉軸機柱被震斷，電機、自動制氣門全毀，舵艙與行李艙中大量進水，軍艦很快向左傾斜，組織堵漏收效甚微，不得不將艦駛往江邊擱淺，以保存艦體。但以後幾日，日轟炸機又不斷對其實施攻擊，終於使艦體傾倒，沈沒在江中。
在25日的防空戰鬥中，“逸仙”艦***陣亡14人，8人負傷；擊落敵機兩架。
在“逸仙”艦被敵機攻擊時，海軍指揮部派“建康”等艦馳援，救護沈艦官兵；同時命令第二艦隊司令曾以鼎，率“楚有”艦前往江陰接防（第壹艦隊司令陳季良將軍在“逸仙”艦上指揮防空作戰時摔倒負傷，已被陳紹寬總司令調回南京）。
“建康”號驅逐艦駛往江陰途中在龍梢港停靠時，突遭12架敵機空襲。該艦以猛烈火力對空攔阻，但因為只有機槍數挺，仍不足以阻止敵機的攻擊。分成前後兩個機群的敵機使該艦中近失彈8顆，艦體嚴重受損。艦長齊粹英、副長嚴又彬、航海長孟維洸在艦橋指揮作戰時，被落在艦旁的炸彈炸成重傷。艦上其他官兵陣亡9人，受傷27人。“建康”艦軍艦因多處進水，無法塞堵，遂逐漸傾斜下沈。
第二艦隊旗艦“楚有”號到達江陰江面以後，兩日連遭大批敵機攻擊，因寡不敵眾，被擊中機艙、舵輪、彈藥艙，並傷亡官兵18人。該艦只有40毫米高炮 1門與機槍1挺，只得壹面抵抗，壹面頑強向江陰水面開進。駛至六圩港附近時，又遇壹批敵機前來轟炸，下沈，傷列兵2人。艦隊司令部只得移往江防總部辦公。
在空襲中失去大多數主力軍艦以後，陳紹寬總司令明白：中國海軍艦隊已不可能再有與日軍艦隊進行決戰的機會了。“九·二三”之戰之後殘余的主力艦只，多半缺乏防空武器；特別是長期為海軍壹級艦的“四海” （“海圻”、“海容”、“海籌”、“海琛”）巡洋艦。這四艘巡洋艦參與了清末民初幾乎所有重大政治事件，在甲午以來漫長的海軍史上壹直是中國海軍的象征。然而在主力艦隊毀沈後，這批舊型艦因為防空火力貧弱，且吃水過深，不適用於內河作戰，已經成為海軍的累贅。江陰封江前期，“海容”與“海籌”艦尚部署在江陰與鎮江之間的江面作為第二線，“海圻”與“海琛”艦則駐泊在南京。9月25日，陳紹寬部長在親自巡視了擱淺的“平海”艦之後決心放棄這批老艦，並將艦上槍炮拆卸裝配到岸上。只有“海圻”艦的2門203毫米主炮，因為僅存炮彈1枚，利用價值不大，遂被放棄。
9月25日夜，這四艘名艦進行了最後壹次航行。在封鎖線後方集結完成之後，四艘軍艦戰艦在淒涼的汽笛聲中打開海底門，靜靜地沈入長江。
此後，敵機繼續在江陰壹帶不斷進行空襲。“青天”、 “湖鵬”、“湖鷹”、“江寧”各艦也先後被敵機炸毀於龍梢港、鰻魚沙（陣亡下士張依發）、鰣魚港、炮子洲等處。“綏寧”炮艇於10 月13日在十二圩防地被炸成重傷，失去戰鬥力，列兵鄭新民陣亡，傷10人。
在長江下遊未被擊沈的我第2艦隊各艦則放棄了等待繼續挨炸的命運，轉而將3英寸以上主炮全部卸下，以駁船運往下關；各艦的正副槍炮官與槍炮兵也前往南京集合，組成了太湖炮隊，參與保衛首都。而失去火力防護的軍艦則先後在日機的攻擊下毀滅。
“應瑞”艦在9 月25日晨6時開往江陰堵塞線，協助“海圻”與“海琛”自沈作業。9時半，“應瑞”艦正裝載由兩艦撤退的作業官兵返回南京，途中遭到日機兩次轟炸。下午4 時，又有9架日機編隊發現該艦，其中兩機折回，向“應瑞”艦投擲炸彈兩枚，落在軍艦右舷水中，使“應瑞”艦全艦劇烈震動，車軸艙漏水，身負重傷。“應瑞” 艦於當晚抵達南京。該艦到采石磯拆卸武裝；但進度緩慢，壹直到23日仍有主炮正在拆卸。7架日機向“應瑞”艦俯沖轟炸。該艦官兵因前次戰役受日機之辱，氣憤萬分，遂紛紛操槍操炮抵抗，結果仍被敵機連連擊中。左側前段煤艙先中壹彈，前望臺右側渣油櫃也被引燃起火。繼之錨鏈、舵輪、電機與總保險絲均被震斷，軍艦右前方開始浸水。敵機繼續轟炸不去，前望臺左側與右前段又各中壹彈，總水管炸裂，火勢延燒到前藥彈艙。軍艦開始向右傾斜。下午5時半，“應瑞”艦沈沒。此役“應瑞”艦***陣亡17人，5人不治殉國，其余57人受傷。艦上官兵由“甘露”測量艦救起送往南京。
至此，中國海軍賴以存在的數艘主力艦“寧海”、“平海”、“逸仙”、“楚有”、“建康”、“應瑞”已悉數被敵擊沈。
本次戰役先後擊落敵機20余架，擊沈敵艦2艘，擊傷10余艘（包括日本侵華海軍旗艦“出雲號”裝甲巡洋艦）。
親臨要塞觀戰的法爾肯豪森說：“這是第壹次世界大戰以來，我所見到的最激烈的海空戰。”
1937年10月，日本海軍戰報： “經我軍兩個月來的英勇作戰，於淞滬聖戰前撤往江陰，並於彼處集結的支那海軍，被擊沈擊傷***25艘，傷其兵員數千人。目前，這支軍隊已不復存在了。”