鈴木支隊沒有直接去萬家嶺解圍，而是採用了類似於「伐魏救趙」的戰術，沿著武永路（武寧到永修）及其北側向東進攻，對中方第一兵團的後路造成威脅。薛岳聞訊，急忙從萬家嶺調出一部分兵力，南下武永路阻擊東進日軍。
湯恩伯曾經坦言，中國軍隊的最大問題是缺乏機動性和攻擊力。由於裝備和訓練落後，即便在戰略戰術都沒有錯誤的情況下，一個像第五十一師這樣戰鬥力較強的中國師，都只能與日軍一個聯隊勉強打成平手。那些戰鬥力差的就更不用說了，兩三個團合一塊，都打不過日軍一個聯隊。
南調部隊均為新十五師之類的弱旅，雖然並非萬家嶺戰役的主力，在戰鬥中磨損也不大，但要擋住鈴木支隊，確保第一兵團的後路，則並非他們能力之所及。另一方面，日軍一〇六師團殘部卻得到了補充加強，又縮小了防禦面，進攻和殲滅的難度不降反升，一連數日，留在萬家嶺的攻擊部隊均無明顯進展。
10月16日，薛岳下令撤圍，所有部隊退守德安以西防線。這時候七十四軍等部都感覺支持不住了，接到命令後於當天黃昏便開始撤退。本以為日軍一〇六師團會趁勢展開追擊，沒想到對方更可憐，站在萬家嶺，那兩條小腿比紙都軟，哪裡還顧得上什麼追擊！
日軍一〇六師團也於當晚同一時間撤退，彼此背道而馳，從而形成了中外戰爭史上的一道奇觀。七十四軍於當晚撤退後，見日軍未跟蹤追來，第二天早晨便派一隊士兵返回偵察。士兵返回萬家嶺一看，日軍一〇六師團已蹤影全無，只見遍地都是日軍遺棄的武器和屍體，足見其撤退時的倉皇和狼狽。
當時氣溫還沒有完全降下來，日本兵的屍體都已經發臭，戰場上怪味難聞，所收繳到的日軍武器槍支，上面多半附滿死蛆。為此，第一兵團總部特地做了個規定：凡是能在戰場上撿到槍支的，無論軍民，都賞十元錢。可儘管這樣，大家還是都不太願意去撿，因為要想撿到一支槍，就得在蛆堆里扒拉半天，實在是太噁心了。
日軍一〇六師團在往九江方向撤退途中，又遭到了薛岳預伏的一個團的阻擊。已成驚弓之鳥的日軍根本無心抵擋，丟下輜重馬匹便奪路而逃。東洋馬素以身材高大著稱，與中國的本地馬不同，中國士兵們從來沒有見到過，於是滿山遍野去捉馬。戰後清點，共捕得日本戰馬三百餘匹。
「萬牯一聲鳴，千岳伏屍盈。戰骨雨淋白，素花血濺紅。」這一戰儘管沒能把日軍一〇六師團成編製地予以殲滅，但把它的一大半兵力都給消滅掉了，其所屬的四支主力聯隊及其配屬部隊全軍覆滅。在七十四軍、粵軍等部橫掃過的區域內，若以評書的口氣來說，確實就是「片甲不留」。
第一兵團僅輕重機槍就繳獲了兩百餘挺，步槍三千餘支，山炮十六門，迫擊炮二十八門，文件和各式各樣的軍用品更是不計其數。甚至有的老百姓也從中打主意，嗶嘰街上的一個老乞丐曾通過翻撿日軍屍體，弄到過金牙一捧，發了一筆不大不小的死人財。
萬家嶺大捷還生俘日軍一百餘人，屬於歷次戰役中俘虜日軍數量較多的一次。一名被俘虜的日軍軍官承認：「此次實為江南空前之血戰，松浦師團（即一〇六師團）遭圍被殲，是侵華戰爭之一大失敗。」
岡村對一〇六師團在萬家嶺的慘敗也始終耿耿於懷，他把戰敗原因歸咎為該師團戰鬥力太過低劣。一〇六師團與號稱日軍第一精銳的第六師團，同出於日本熊本縣的南九州。岡村當即給國內寫信，讓人特別轉告熊本等四縣的縣知事：「第六師團已成為日本第一的強大師團，第一〇六師團成了日本第一的軟弱師團！」
即便沒有岡村的這封刻薄信，萬家嶺戰役的情況也早就在日本國內傳開了。大家都知道一〇六師團打仗爛，連同為特設師團的一〇一師團都受到了連累——好像一〇一師團站在台上喊：「有誰敢比我爛？」一〇六師團及時跳了出來：「我敢！」
沒有更爛，只有最爛的一〇六師團變得臭不可聞，日本國內的老百姓似乎誰都可以對這個師團表示一下鄙薄和不屑。已經被打成空殼的一〇六師團需要大量補充新兵，那些補充兵一聽說自己要被撥入一〇六師團，都視之為奇恥大辱，全都痛哭不已。