1853年9月5日至17日，上海小刀会连克6城，随后以主力向太仓进攻，想与苏州的天地会互相配合，夺取苏州。清军镇压了苏州的起义组织，派兵增援太仓，起义军与清军展开激战。9月14日，起义军攻入太仓城，因清军援兵赶到，起义军被迫撤出战斗。16日，起义军1000余人再攻太仓，被清军阻击，折回嘉定，清军立即向嘉定反攻。9月22日，清军攻入嘉定，周立春被俘后遭杀害，嘉定起义军由徐耀率领，退到上海。嘉定失守后，起义军力守上海，迅速从青浦、宝山、南汇、川沙等县退出。9月28日，清军许乃钊部队进驻上海郊区，徐耀率兵反攻嘉定时，被清军打回上海城。从此，小刀会由进攻转入防御阶段。
这时，美、英、法等西方列强表面上保持“中立”，实际上是袒护清军，目的是从清政府那里索取权益。如小刀会在占领上海后，吴健彰有一批枪械弹药，本已成为小刀会的战利品，却被美国运走，转手交给吴建彰。吴健彰在租界内依靠美国的庇护，对起义军进行军事进攻。为此，刘丽川曾致函英、美、法各国领事，斥责美国掩护吴健彰的行为，并决心要消灭吴健彰所指挥的军舰。
11月3日，吴健彰的船队在总兵泊承升的率领下进入吴淞口，他以前雇往镇江镇压太平军的美国船只也赶回来配合，南汇士绅雇募乡勇几百人来上海，他们的船只也加入了吴健彰的船队，加强了清军在水路的攻势。
11月6日傍晚，清军船队向起义军炮台猛轰，起义军以火炮回击，打退了清军船队的进攻。11月8日早晨，四五百名起义军出小东门欲至南门扎营，遭到清军战船阻击，起义军伤亡惨重，100余人落水，80余人被俘，并损失了一船火药。11月9日清晨，吴健彰派奸细入城向起义军谎报军情，说清军船队要开往镇江去镇压太平军。第二天，吴健彰和泊承升统率船队向黄浦江下游行驶，没走多远便调转船头，向上海县城驶去。他们的船队混在外国轮船之间，向起义军炮台炮轰。吴健彰的用心非常险恶，如果起义军怕伤及外国轮船，不敢发炮还击，他们便乘势摧毁起义军炮台；一旦起义军还击，他们便借机联合外国势力，共同对付起义军。在攻守两难的情况下，起义军沉着冷静，伺机应战。当清军战船驶过外国轮船，一步步向炮台逼进的时候，起义军抓住战机，从各炮台和两艘战船上向敌船猛轰，炮火非常准确，打得敌人狼狈不堪。清军“克隆”号战船受到重创，急忙逃窜；一艘黄色艇沉入江中。另一艘艇遭到炮轰后也失去控制。敌人的第一队战船被击败了。
敌人又组织第二队战船发起进攻。起义军战船“格兰里昂”号冲上去迎战，清军一艘战船从后面拦截，并从了望台上搬出大批火药罐，一齐向“格兰里昂”号甲板上掷去，“格兰里昂”号顿时起火，浓烟滚滚，不少起义军战士被烧伤。敌人见此招很灵，又用同样的办法袭击起义军“司奈皮”号及其他3艘战船，这几艘战船也相继起火。结果，起义军损失5艘战船和3尊大炮，200多名战士牺牲，91人被俘，起义军损失巨大。
清军船队又几次向起义军炮台猛冲，遭到了起义军的顽强抵抗，他们占领起义军的企图落空了，最后只得退回。
清军船队攻占炮台未能得逞，便分出一支部队登陆，到处放火，烧毁民房。他们认为小东门外一带的民房是隐藏起义军的地方，因而要烧毁起义军的隐匿之所。顷刻之间，到处浓烟滚滚，烈火冲天，一幢幢民房在烈火中倒塌下来。一日之间，清军烧毁民房不下1500多幢，从黄埔江边到城厢附近，被烧成一片废墟，很多百姓流离失所，无家可归。清军还趁火打劫，掠走大量的商品、鸦片、食物和金银财宝等。
当起义军与清军船队在县城东面激战的时候，清军将领吉尔杭阿与虎嵩林率领的3000人，开到北门与西门外，妄图从背后袭击起义军，很快被起义军的巡逻哨兵发现。清军先头部队见无动静，便由云梯登城，最先爬上来的三名清兵，还没明白过来是怎么回事，就被砍倒了。起义军向其他敌人开炮猛烈轰击，打得敌人抱头鼠窜，清军大败而归。
11月10日这一天的激战，起义军共消灭300多名敌人，其中还有一个外国侵略分子。起义军英勇顽强，表现出同敌人血战到底的英雄气概。此战之后，起义军在小东门外构筑7座炮台，并向外国人购买一些大炮，排列在那里，以加强防卫力量。
清军攻城不克，又改变战术，每晚派兵勇骚拢，弄得起义军疲惫不堪，第二天清早起义军休息时，清军又去进攻。11月17日早晨8时左右，虎嵩林等率领清军，在县城西北发起进攻，先头部队几百人呐喊着向起义军冲击，抛掷大量的火球等其他投掷物，然后树起云梯登城，已有七八人登上了城墙，同时大量清兵冲出军营，用火绢枪、火铳和其他武器向城墙射击。起义军吹响螺号，奋勇还击，向敌人投掷火弹、火罐、灰包和巨石，战斗非常激烈。登城的敌人很多打得坠落下去，已上城墙的敌军寡不敌众，3人当场被击毙，其余见势不妙，跳墙而逃。在起义军的猛烈火力攻击下，敌人只得撤退。
与西北面清军相呼应，南面清军也展开攻势，重炮轰城，轰塌城垛10余处，并施放火箭，烧毁城上的起义军帐房。起义军予以还击。与此同时，吴健彰和泊承升率领战船，在小东门码头一带，向起义军炮台进攻。起义军以炮火还击，炮声轰轰，连绵不绝，一直持续了几个小时，最后敌船退往苏州河口。这一天，起义军经过浴血奋战，打退了敌人从三个方面的进攻，保住了上海城。
11月20日，清军再次向大、小东门发起进攻，起义军进行抗击，豪绅许耀等人在南门城上，招引清军由此攻城，清军不明虚实，不敢轻易相信，怕吃亏上当，许耀等士绅的“好心”白费了，他们只得哀叹着散去。11月25日，起义军几十人出大东门，袭击清军营盘，清军吓得大惊失色，前娄县知县刘郇膏整队出来抵抗，起义军才退入城内。
上海县城坚如磐石，屡攻不下，咸丰皇帝急得如热锅里的蚂蚁。他于11月17日发出上谕：“上海为重要的通商要口，若不及早剿灭小刀会，将会影响来年办理海运，江浙两省的漕粮就不能北运到京，所以事关重大，他命令许乃钊督同吉尔杭阿、吴健彰等人，迅速剿灭起义军，不能再延误。”11月28日，咸丰皇帝又下诏书，派怡良、许乃钊等，迅速攻剿上海小刀会，不让小刀会在上海再盘踞下去，再致勾结蔓延。在咸丰皇帝的一再催促下，清军加紧了对县城的围攻。清军在城西四明公所内偷偷修筑炮台，运来一门门强火力的大炮。同时清军又在营盘内造好许多高台，与城墙一般高，顶上作成倾斜面，以便作战时把这些高台放在城墙边登城。清军还在高台上面演习攻击，这些高台，实际上是一种较稳固的云梯。经过一番准备和策划，清军开始了大规模的连续攻城。
12月1日，四明公所的炮台安装完毕，清军便发炮轰城，同时在县城的北门和南门外攻城，起义军顽强抵抗，打退了敌人的一次次进攻，打死敌人 19人，打伤多人。吴健彰的船队也向炮台进攻，同样遭到起义军的还击，清军船队受到重大损失，“克隆”号战船遭到起义军炮火的轰击，损伤不小，连船长也受了伤。
12月2日，清军从水陆两路轮番轰城，起义军冒着敌人的炮火，开炮还击，打退了敌人的进攻。12月3日早晨，大雾弥漫，清军携带云梯、喷筒，准备乘雾袭击县城，起义军也装扮成清军模样前往袭击四明公所炮台，两军相遇展开激战，起义军边战边退，直到日出雾散，才返回城中。这次战斗，起义军击毙清军千总陈镇川等4人，打伤10余人，自身也有损伤。
12月4日、5日，清军轮番攻城，起义军在城垣上穿洞，添炮回击敌人。
12月6日，起义军从北门出发，袭击清军营盘，两军交火后，起义军退回城中。见敌人退去，又有400名左右的起义军战士从北门追击，直攻四明公所，截断了虎嵩林等带领的七八百名清军的去路，曾一度占据陈家木桥和教堂，由于清军援兵赶到，被截清军才得以逃命。起义军还冲出大南门，攻击清军水陆各营，双方在激战后，战义军才退回城中。这一天，清军从北面、西面和南面向上海县城发动全面攻击，在两个小时内耗尽所有弹药。起义军在多于自己10倍至12倍敌人的攻击下，英勇地坚守着阵地，向清军发起数次冲锋，最后打退了清军的进攻。
12月7日这一天战斗相当激烈。下午两点半后，吴健彰和泊承升率船队向起义军进攻，为首的“甘普敦”号船驶到黄浦江江面上停下来，向起义军的炮台轰击，其他敌船蜂拥而上，分队炮轰起义军的各处炮台，炮声猛迅如雷，纷纷落在起义军的炮台上及其附近。起义军的炮台是用泥土建造的，很不结实，但对起义军来说却很重要，起义军死死守住炮台，猛烈开炮还击。清军又在东面和南面登陆，向附近房屋投掷火罐、火弹，同时大肆进行抢掠。一小时内这些地方到处是火光熊熊。一个目击者，描述当时的情形：“遍地烧得这样惊人可怕，天上像有雷鸣，地上发出火焰的怒号，爆炸之声有如大海中的波涛澎拜”。在这烈火之中，一座座建筑物倒塌下来，化为灰烬，人门从烈火中逃出来，很多人被烧死、杀死。
陆上火势蔓延，水路清军加紧向起义军攻击，一艘敌船被大风刮近起义军炮台，在滩岸上搁浅，敌人拼命向炮台投掷火罐，起义军对准搁浅船只猛轰，敌船起火燃烧起来。另一艘敌船前来营救，也被起义军的炮火击中。两艘敌船在烈火中都爆炸了，死伤清军50余人。其他敌船见这两船覆灭，再不敢前来送死，慌忙逃走，起义军的炮台仍巍然屹立。与此同时，敌人还在南面和西面的陆路攻城，除了丢下一具具尸体以外，敌人没有占到一点便宜。
清军连续7昼夜的进攻，妄图夺取上海县城，在起义军的严密防守和猛烈反击下，清军屡遭失败。清军在城郊的烧杀抢掠，犯下了滔天罪行。上海县城东郊，原是繁华的商业区，民房店铺栈号相连。吴健彰指挥清军在这里放火，使小南门至大、小东门一带的2000多间房屋被烧毁。原来人烟稠密，非常富庶的东郊，竟变成凄凉无人的地带了。清军趁火抢劫，大批赃物被吴健彰掠为已有，都装进大船运回了广东老家。当时的《北华捷报》曾对吴健彰痛斥道：“你这个行将就木的人！只有上海无辜遭难的老百姓，将为你写墓志铭吧！只有那些无家可归的可怜人，以及初冬寒夜那些孤苦零丁的流浪者，才可以刻划出你是一个什么样的人。”吴健彰等一伙清朝统治者的暴行，激起了上海人民的愤怒和对清朝统治者的无比憎恨。