115大队也很快又落入了国军包围圈，5月6日115大队在行军中遭遇94军侧翼袭击。此时日军早已兵败如山倒，没有人再肯继续作战。
国军刚一发动进攻，日军就不顾小笠原大队长命令，扔下全部辎重和重武器四散奔逃。一半的日本兵当场被国军击毙或者刺死，军官几乎全部伤亡。
当58旅团被围的时候，板西司令命令新宁驻守的第34师团立即营救58旅团残部。但是建制还比较完整的34师团居然以遭遇国军袭击，无法抽调兵力为理由予以拒绝。
94军在歼灭58旅团以后，随即回军攻击新宁的34师团，34师团不敌退却，国军收复新宁。
日军116师团在5月1日开始突围行动，以120联队和133联队连续向国军的青岩、铁山发动猛攻，国军57师170团抵挡住日军15次冲锋，青岩战斗击毙日军1600多人，116师团形势危急。
1945年5月4日，板西司令终于认识到109联队已经无法营救，如果再坚持不退兵，整个116师团很可能全军覆没。在和来了解情况的小林参谋长多次会谈以后，板西司令向冈村发电要求撤军。同时电令116师团准备撤退。
5月6日，蒋介石二次下令何应钦开始总攻。这个电报被日军电台截获，送交冈村处，冈村看了以后深为震惊。5月10日，板西司令命令116师团全军撤退。该军随即从月溪撤退到洞口附近。
此时109联队又向116师团长菱田发电求救，菱田不知道吃错了什么药，在退到洞口以后又下令部队回头向月溪前进，策应109联队突围。四方面军王耀武司令针对日军动向，命令18军火速开往洞口，74军协助18军，务必阻挡住116师团。
同时以100军为主攻，首先消灭孤军深入的109联队。此时58旅团和34师团已经溃败或被全歼，47、64师团自顾不暇，116师团只能靠自己了。其实100军包围109联队以来，已经连续进攻了10天，109联队伤亡超过七成，幸存的1000余人困守在几个小山上，时刻遭遇国军飞机轰炸和重炮的打击。
109联队走投无路，甚至派出一个汉奸试图缴械投降，开创了八年抗战的历史。但是国军方面不知真假，没有接受。
5月12日，100军发动总攻，首先以重炮压制轰击，之后又以中型轻型迫击炮精确打击。炮击之后，国军二个师士兵奋勇出击，他们和以往不同，在遇到日军坚决抵抗的时候，国军士兵就暂且停止进攻，利用迫击炮，步兵炮和火箭筒将其摧毁，这样的打法虽然比较慢，但是效果很好，伤亡也小。109联队无力抵抗，阵地很快被截成数段，大多数阵地里的士兵稍加抵抗就全线溃败。
1945年5月13日，国军二个师长以下各级指挥官全部亲临第一线，几小时以后，日军主阵地被攻陷。日军士兵此时已经没有抵抗的意志，各自分头逃生，大多被国军当场击毙，其中就包括109联队长泷寺保三郎。
日军只有1大队借助山地躲避到18日，最终被国军发现全歼，大队长饭岛也被当场击毙。至此109联队被全歼，100军回军帮助合围116师团。双方都在争夺洞口镇，116师团曾经以较大伤亡攻陷洞口、山门。
5月10日国军74军58师已经开到洞口，和日军外围部队发生激战。同时18军一路收复白马山和寨市，随即进攻山门，攻陷这二地就封锁了敌军的退路。日军也深知这点，随即派出主力和国军在二地激战。
5月10日，18军第11师32团进攻山门(山门是日军右侧交通隘道。4月21日日军133联队数千兵力猛陷山门。)，攻势凶猛，山门日军声嘶力竭的向116师团总部求援，但是日军增援部队全被32团击退，5月13日32团收复山门，缴获大洋马300多匹，歼敌千余人。
74军则困难一些，由于洞口方面是116师团的主力所在，5月12日74军暂6师才攻陷洞口外围全部阵地。
此时王耀武作出了错误的判断，他决定让军队修整一天，准备向日军发动总攻。这是本次会战最大的失误，此时116师团已经接到全军立即撤退的命令。
于是于5月12日下令全军经洞口后撤，此时18军攻陷山门以后，已经通过战俘得知日军可能总撤退，但是由于对此情报不敢肯定，也没有告知74军。
5月13日74军修整完毕以后，对洞口发动强攻，暂6师仅仅用了5个小时就收复洞口。不过此时已经来不及了，暂6师士兵亲眼目睹116师团如泰山崩塌一样向东方退去(包括二个步兵联队，三个工兵联队，还有二个炮兵联队和一个骑兵联队)。
暂六师赵师长不顾部队疲劳，立即率部趁夜追击，在途中遭遇日军殿后部队的阻挡。此时74军军长施中诚得知情况以后大为吃惊，命令所有能动的部队全部追过去。
芷江机场也全面出动三十五架飞机追击轰炸，最终只全歼了日军殿后一个联队的一千多人，错失良机非常可惜。
116师团全军溃逃的同时，国军继续打击关根支队和重广支队。关根支队在武阳附近被全歼，其旅团长带领全部军官和少量士兵逃出，在5月20日于34师团会合。
34师团分出自己一部分兵力帮助其重建了二个大队(不过有大半伤兵)，并且接受了并没有参战的原属关根支队的217联队，初步恢复了一定的实力。根据上级命令，关根支队残部和34师团应该立即撤退。
但是后退的路上有一个很大的障碍，就是初期没有攻陷的芙蓉山。芙蓉山地理位置非常重要，为保证116师团残部成功突围，上级命令关根支队派出自己建制完整的的217联队夺取芙蓉山。
关根支队在第34师团的掩护下，5月22日经桃花坪向西南撤退，6月1日夜渡过资水在九公桥附近集结。217联队在20日得到溃逃来的116师团120联队和133联队残部2000多人的支援。