影珠山战斗结束后，中国军队的五个军继续围攻日军神田师团，使该师团伤亡惨重。10日黄昏，在十几架日军飞机的支援下，神田师团残部才突出重围。11日和12日，中国军队一路追杀，又让日军留下了一些尸体。
13日凌晨，北逃的日军师团全部到达汨罗江一线，在新市、长乐街等地集结，收容从各处分散突围的日军。
日军喘息未定，上午8点钟，陈沛军追到了新市，向日军发起攻击。日军渡江北逃，争先恐后，秩序大乱，许多人淹死在江水里。陈沛军占领新市后，继续向北追击。
从汨罗江到新墙河这一段，中国军队摆下了最后一道阻击线。夏首勋军和陈沛军李棠第一四零师在这里占领了阵地。14日和15日两天，日军拼死突围，双方战斗激烈。日军付出惨重代价，才突破这道防线。
16日，新墙河的南岸已经没有日军。退过新墙河的日军，占领了会战开始前的阵地。中国军队的追击渐渐停止。
元月18日，薛岳下达了结束会战的命令。各部队恢复原态势，并将部署稍加调整。
第三次长沙会战就此结束。
日军检讨作战失误，中国军队召开庆功大会。
第三次长沙会战，以中国军队的胜利宣告结束。那么，从统计的数字来看，结果究竟是怎样呢？
中国方面宣布：