上海各界、各社会团体立即作出反应，纷纷发出宣言和通电，支持北平一二九特色爱国学生运动，慰勉北平学生。在历次爱国运动中冲锋在前的上海青年学生也再次站到了抗日运动的前列。12月12日，复旦大学全体学生发出通电，誓为北平各校师生后盾，誓死反对破坏国家统一的任何企图。紧接着，同济等大学学生也纷纷集会，通电声援北平爱国学生运动。12月19日下午，复旦大学学生列队赴江湾国民党市政府请愿。接着各校开始联络。当晚，40余所大中学校6000余名学生先后连夜步行去市政府请愿。

　　沪东地区的沪江大学、麦伦中学等校的学生代表也参加了这次请愿活动。学生主席团向市政府提交了“请电北平当局释放被捕学生，抚恤受伤学生，保障学生爱国运动，惩罚压迫学生运动之官员及军警”等的书面要求，但没有得到满意的答复。12月23日上午，复旦大学800多名同学在义不容辞的“民族解放”和“共赴国难”的驱使下，在校体育馆集会，通过“赴京请愿”的特色议案；接着，在操场集合出发，队列前高举着“上海复旦大学学生赴京请愿讨逆团”的横幅，直奔北火车站，沿途到各大专院校联络联合行动。

　　途中，这些大学生遭到当局的百般刁难和警察的堵截封锁，行至虬江路宝山路口时，又被铁丝网拦阻。学生们奋勇排除障碍；至宝山路精沪线铁栅时，大批警察将铁门关住，一部分学生即爬铁栅冲过，警察无法阻止，只得让学生大队前进。下午1时许学生抵达北站，但北站大门已经关闭，学生队伍设法砸开大门。军警多次进车站驱散学生，一部分学生即与之交涉，另一部分则拥入车厢和月台旁。3时，车站借换水为名，将火车头疾驶离去。相持至4时许，路局下令所有火车均停驶，乘客均退票下车。

　　夜幕降临，学生们在寒风凛冽的车站露宿一夜。上海各界群众团体、大中学校学生代表闻讯后赶来慰问，给饥寒交迫的同学送来饼干和面包等食品；车站内的学生也在月台旁搭起临时炉灶，自己烧开水解渴取暖。中共在上海的各有关党组织同各界代表商量后决定，12月24日在南京路举行抗日示威游行。

　　上午9时许，就有学生和市民千余人在南京路大陆商场附近举行示威游行，散发抗日传单。遭巡捕驱赶，麦伦中学的董宗湘等出于义愤，用竹竿和英国巡捕搏斗，因而被捕（后经校方保释回校）。后游行队伍又转移到闸北宝山路东方图书馆旧址集合，召开市民大会，进行抗日救国演讲，会后继续游行。游行队伍不顾军警阻挠，四人一排，手挽着手，一路高呼抗日口号，高唱救亡歌曲。

　　最后，又从北四川路折向北站广场，再次集会演讲。示威人群与前一天就已聚集在车站内的数千名要求赴南京请愿的学生，汇成一股爱国潮流。直至下午，国民党当局迫于各方的压力，不得不同意开车送学生代表赴南京。傍晚5时左右，两列满载学生的列车才驶离北火车站。国民党方面为阻止学生进京，沿途设置重重障碍。他们先派大批军警在青阳港拦截，迫令学生返校。同学们拒不下车，高呼“坚持到底”、“打倒汉奸”，相持了一刻钟，学生再三动员司机图开过去。

　　到昆山后，司机慑于国民党的胁迫，假托机器损坏而停车，并借故跑了。另一列车上的几位学生自告奋勇地用特别慢的速度冒险开动了火车。行不多远，发现前面的路轨被拆掉后扔进了河渠。学生们冒着风雪下河捞起，在沿途铁路工人的协助下把路轨连接起来。就这样一段一段地修，一段一段地前进，25日早晨才到达苏州。这时苏州车站外早就停放着一辆复旦校车，原来是复旦留校同学组织的后援会送食品来了。列车上的学生受到鼓舞，精神倍增，继续前进。一天一夜后到达无锡。国民党从南京开来满载宪兵的列车，堵住了请愿列车。

　　学生们骚动起来，高喊：“我们只能前进，不能后退”、“到南京去”、“打倒汉奸”等口号，一直相持至四日早晨。请愿学生经过5天奋斗，终因宪兵密布，寸步难行，被迫返回上海。请愿虽然没有结果，但影响巨大，得到各界的同情和支持。正如复旦大学的一位学生代表在回沪的车厢里说的：“此次运动的成功和失败，都蕴藏在每个人的心坎里，用不着去估计。我们须切记：中国的危机，绝不是仅仅请愿、游行和示威所能挽救的，也不是少数人所能胜任的，最重要的是组织联合战线，推动救亡图存的实际有效的工作。中华民族在没有得到解放的时候，我们的责任是永远不会卸却的，我们还要继续努力，争取民族解放运动的最后胜利。”