1945年5月13日，芷江方面出动P51野马对被包围的日军进攻轰炸，同时国军各部发动猛攻。重广支队全面溃散，各部分头逃窜。余下的被中美空军打的没地方逃，只得跪在地上向机翼上有青天白日徽章的挥动白旗以求保命。最终重广支队全军覆没，只有少量残兵和47师团汇合。1945年6月1日，47师团余部全线后撤。至此，日军各部全线退回湘西会战之前地域，长达55个昼夜的湘西会战到此结束。

日军伤亡2万7千人，其中死亡1万2498，还有大约1000人被国军围困后失望自杀，日军被全歼一个旅团还有四个联队，一个师团被重创。国军缴获迫击炮43门，榴弹炮13门，山炮5门，重机枪48挺，轻机枪240挺，掷弹筒260个，步枪无数，还得到了日军洋马1650匹(马在山路行走较慢，日军最后只顾人逃命，丢弃了大量马匹)。国军方面伤亡2万660人，其中阵亡7817人(军官823人)，比日军伤亡人数的三分之二还少。除此以外，国军还夺得日军军旗90多面(抗战中日军军旗必须死死保住，日军方面的命令是只要还剩一个人就必须保住军旗)，并且俘虏日军447人(军官42人)。在知道俘虏这么多日军以后，连何应钦都非常惊讶。

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