此时上海讨袁军约有7500人，吴淞要塞司令姜国梁也投向革命党人，对进逼吴淞口的“飞鹰”号驱逐舰进行炮击。袁世凯任命郑汝成和海军总司令李鼎新为前敌指挥，与上海讨袁军对峙。郑汝成虽然扬言要与革命党人决一雌雄，却为防万一将指挥所设于停泊在黄浦江的“海筹”舰上。
7月23日凌晨，陈其美指挥部队向江南制造局出击，激战1小时，攻人该局第一道大门。高墙内的敌军凭借有利地形和火力优势，固守第二道大门，郑汝成、李鼎新则让黄浦江上“海筹”、“应瑞”、“肇和”、“海琛”、“镜清”等舰集中炮火，向讨袁军进行猛烈炮击。上海讨袁军的炮兵营被摧毁，死伤百余人。当晚，上海讨袁军再次向江南制造局东、西两侧进攻，一度突破东栅门，但仍被黄浦江上各舰的炮火击退，死伤600多人。郑汝成公开发出威胁：“如果陈其美不取消所设司令部，就炮轰南市。”陈其美为避免殃及无辜百姓，遂将司令部撤往闸北。面对严重挫折，上海讨袁军并未气馁，又相继向江南制造局发动了几次进攻，但终不能克。郑汝成还故意向闸北炮击，使租界当局找借口派巡捕和万国商团进驻该地，从而逼迫陈其美把司令部迁往吴淞一带。
7月28日，郑汝成因“战功卓著”，升任上海镇守使。不久，他率舰至吴淞口，与北洋政府海军部派来的海军陆战队会合。各舰环列江面，轮番狂轰吴淞炮台，海军陆战队也迂回江湾，从侧面进行袭击。上海讨袁军伤亡严重，只好放弃吴淞炮台，转移到嘉定，陈其美也进入租界暂避。
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