但濑谷启并未按命令行事，他深知当日不脱离台儿庄地区，即陷入重围。
由于撤退来得突然，而且是在危急的情况下进行，日军在台儿庄作战近半月，积存了大量军用物资，其中以饱弹、枪弹、炸药、手榴弹、粮食、药品，汽油、服装等为最多，这些物资在仓促撤退中难以全部携带。
因此根据濑谷启的命令，携带不了的物资，全部放火烧毁。所以，4月6日晚间，台儿庄附近地区，处处是火光烛天。
残暴的敌军既点火烧了他们带不走的物资、装备，也烧了不少村庄，这是日军在失败时常有的残暴行为。
然而，有些日军并未能撤走，如台儿庄内的一部分敌军在撤退时，被守军31师予以重重封锁、射杀，使其无法脱离，当这部敌军已被隔断与其本队的联系且已无法逃脱时，便放火集体自焚。
经过一夜的奋战，守军于4月7日凌晨4时，最后肃清了残敌。
当坂本顺的第21旅团，得知濑谷的33旅团已从台儿庄撤退时，他即率其部队加快向临沂地区撤退的速度，第五战区当即组织部队追击。
随后所有参战的中国军队抓住日军溃退的战机，全力反击扫荡。一时之间，在鲁南地区中国军队四面合击，日军狼狈逃窜死亡人数超过了一万六千多人，这是日军自明治维新以来在战场上吃到的最大一场败仗。
这一仗日军败了，彻底的败了！此战国军第五战区击溃日军第5、第10两个精锐师团的主力，歼灭日军2万余人，缴获大批武器、弹药，严重地挫伤了日军的气焰。
战后统计，此战共毙敌两万余人，掳获步枪1万多枝，重机枪931挺，步兵炮77门，战车40辆，大炮50多门......
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