10月8日，史泽波兵分三路突围：左路周建祉第69师，右路郭天辛第68师，中路杨文彩暂37师、军部及五专署，企图乘夜逃回临汾。
     此时，刘、邓当机立断，除以围城部队跟踪追击外，又命令太岳纵队取捷径，直插沁河以西的马壁一带，控制沁河东岸。史泽波及其所部三个步兵师附一个山炮营，共万余人，被八路军堵在沁河东岸的将军岭、桃川一带。激战一昼夜，至10月10逃跑的阎军主力全部就歼，史泽波也作了俘虏，只续汝楫少数人逃回临汾。
     上党战役，是根据地军民在抗战胜利后，保卫胜利果实进行的第一次大规模自卫反击战。它的胜利，不仅给予进犯太行区的阎锡山军队迎头痛击，保卫了上党地区，而且有力地配合了毛泽东在重庆与蒋介石的谈判。经过上党战役，晋冀鲁豫军区部队补充了装备、弹药和兵员，提高了正规作战的水平。而阎锡山则损失13个师共3.5万人(占其总兵力的1/3)，损失山野炮70余门，迫击炮300余门，机枪200余挺，长短枪1.6万余支，除彭毓斌毙命外，有史泽波、胡三余、李春元(副司令)、郭天辛、杨文彩、李佩膺、张宏、郭溶(以上均师长)及副师长、参谋长、政治部主任等将级军官20多人被俘。
     上党战后，阎锡山接见了逃回去的败将，臭骂了他们一通，并吩咐作战小组，“把这次仗好好总结出来”。后来阎锡山自己检讨他这次失败的原因说：“此次长治战事，得到的结论，我们的战斗是成功的；战术是失败的。失败在什么地方呢？失败在不坚决。有人格的军人，一定是兵不向后看，瞄准打；官坚决作战，不下退却的命令。只有能练下兵不朝后看，官不下退却令的军队，就可以成为精兵了。”阎锡山这个总结，根本没有说明问题的实质。他的失败不是他的军官“不坚决”，不是“战术”不成功。而是士气问题，是军心问题。从根本上说，是他充当马前卒，发动内战，违背了山西乃至全国人民的意志。
     “行者”“坐者”同功阎锡山一回到太原就开始拉拢日本统治时期的伪政权。在《告伪政府工作人员书》中，他说：“我们无恩仇，对人民好的就是我们的恩人；对人民坏的，就是我们的仇人。”当天晚上，他召集高级官员及山西伪省长王骧等人开了一个“联欢会”。在这个会上，阎锡山竟提出要和王骧联合发一告示，令“全省各地旧有(指日伪)文武官员，照常供职，一切率由旧章，照常行事，不必有所顾虑！”只因他的亲信们觉得这样做，有失阎的身份，才改由王骧单独发布告示。阎锡山当即下令委任苏体仁、梁上椿为高等顾问；随后再委任王骧、冯司直为高级参议，这些背叛祖国、奴颜事敌的大汉奸们均被阎加以重用。