指挥官见突围无望、救援无果，竟试图焚烧军旗和作战文件，准备自杀 “玉碎”。
国军趁机发起总攻，最终将这两万余日军全歼，仅少数残兵逃入山中，却也被后续的部队清剿消灭。
外围日军见被围困部队被歼、空中支援断绝，深知继续进攻已无意义，且担心国军乘胜追击切断其退路，遂在 5 月下旬开始全线撤退。
他们撤退时狼狈不堪，不仅丢弃了大量重型武器、粮食和药品。国军则分路追击，收复了济源、孟县、垣曲等此前被日军占领的县城，
至 5 月底，中条山地区的日军基本全部撤离，中条山会战以中国军队的胜利宣告结束。
中条山会战的胜利消息传来，全国上下瞬间陷入沸腾。无论是前线浴血的士兵，还是后方支援的百姓，都被这久违的大捷所鼓舞。
在重庆，街头巷尾挤满了欢呼的民众，大家举着 “庆祝中条山大捷” 的标语，敲锣打鼓地游行，孩子们拿着小国旗奔跑呐喊，空气中弥漫着喜悦与自豪。
《中央日报》以 “中条山奏凯，歼敌两万余” 为头版头条，详细报道了会战的全过程，文中写道 “我军将士奋勇杀敌，以血肉之躯筑成长城，终破日寇之围，此乃我民族抗战之伟力！”；
《大公报》则发表评论称 “中条山胜利，不仅收复失地，更打破了日军‘不可战胜’的神话，为抗战注入新的强心剂！”
国民政府也第一时间对参战将士进行嘉奖。
老常亲自签发嘉奖令，电告第一战区全体官兵：
“中条山一役，诸将士忠勇奋发，歼敌甚众，收复要地，功绩卓著，特予通令嘉奖。着财政部拨款二十万元，犒劳前线将士，阵亡将士家属由政府妥善抚恤，负伤将士送入后方医院悉心救治。”
随后，卫立煌被授予 “青天白日勋章”，以表彰其卓越的指挥才能，
其余前线将领也分别获得勋章或晋升军衔，
第 15 军、第 98 军等功勋部队被授予 “抗日劲旅” 的锦旗，对战死的三万余官兵追封烈士称号，抚恤家人。
中条山大捷，是一场难得的大胜，极大地提振了民族自信心，让人们知道，鬼子并非不可战胜，更让人民看到战胜侵略者的希望。
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