29日晚，31团支队改归陆战队1师指挥，史密斯师长命令费斯中校率部突围，但是此时美军能为31团支队提供的除了空中支援之外，再无其他了。当晚，新兴里地区的志愿军抓紧时间调整部属，休整补充，只进行了一些连排规模的袭扰。
    30日中午，第7师师长戴维·巴尔（Dvid Barr）陆军少将来到下碣隅里与史密斯会商，巴尔和史密斯一致同意在陆战5团和陆战7团回到下碣隅里前，任何解救31团支队的计划都是不现实的，31团支队只能依靠自己的力量突围。协商结束后巴尔乘直升机飞到新兴里，亲自向费斯下达了准备突围的命令。另外考虑到后浦的兵力实在太弱，巴尔令其退回下碣隅里。同日，志愿军81师部及241团到达丰流里，原配置80师的242团归还81师建制。同时94师也到达长津湖地区。27军立即调整部署，以241团接替239团1250高地的防务，从94师抽出281团接替在赴战岭地区的243团部分防务，使243团能全力坚守大小汉岱里地区。
     30日当晚大雪纷飞，气温继续下降，室外气温已达零下40摄氏度。志愿军冻伤人数大为增加，但仍于23时以4个团的兵力发起了猛攻，238团从东南，239团从南，240团从东北，241团从西同时开始攻击。战至拂晓，238团首先突入新兴里村内，接着其他各部也多处取得突破攻入纵深，与敌展开逐屋争夺。而美军经连日激战，外援断绝，士气低落，美军在志愿军的四面猛攻下，渐显不支。詹大南见战场形势有利，果断下令天亮后继续攻击，务求全歼该敌！
     12月1日10时许，费斯召集军官会议，决定等天气好转后空中支援一开始就突围，下令所有车辆装载伤员、不能带走的补给和装备全部破坏，32团1营为前卫，57炮兵营和重迫击炮连打掉所有炮弹，然后破坏火炮，炮兵改为步兵护卫车辆，31团3营为后卫。
    11时天气开始好转，美军飞机陆续飞来提供支援，费斯随即指挥部队开始突围。12时45分， 31团支队全力向下碣隅里突围。美军突破的正是241团的阵地，241团虽奋力阻截，并给予美军以大量杀伤，但未能堵住美军的突围。在新兴里的志愿军238团、239团和240团肃清当面之敌后，纷纷转入向美军突围方向追击截击。由于途中不断遭到攻击，美军的车队前进速度极其缓慢，直到15时许才到达新兴里以南约3公里处的一座断桥，车队整整花了2个小时过河。车队过断桥后继续向南，遭到志愿军242团3营从1221高地射来的密集火力的拦截，费斯在战斗中被手榴弹炸成重伤，不久死在车上。19时30分到达1221高地以南第二座断桥，车队只好寻路而逃，绕道向西经废弃的铁路桥。这支车队在后浦以北公路上再次被路障所阻，而志愿军主力也迅速赶到，31团支队残部就此彻底崩溃，能跑的人分成数股四散而逃。有一股美军企图步行从冰封的长津湖面上绕过志愿军的阻击，结果冰层轰然坍塌，尽数落入湖中冻溺而死。另一路美军在后浦以北地区被242团1营迎头截住，经过一夜激战至12月2日凌晨尽数消灭。至此，新兴里内洞峙地区的美军第7步兵师31团3营、32团1营及第57炮兵营（志愿军方面称在新兴里美军为31团、32团1营、57炮兵营，共步兵4个营，炮兵1个营）被27军基本歼灭。
     此战志愿军称共毙伤美军31团长麦克莱恩上校以下2807人，俘虏384人，击毁坦克7辆，汽车161辆，缴获坦克11辆，各型汽车199辆、105毫米榴弹炮16门、高射炮7门，57毫米无坐力炮28门、迫击炮88门、90毫米火箭筒44具、60毫米火箭筒83具、重机枪61挺、轻机枪、各种步枪2227支、手枪70支。