從高空俯視，遼陽如同一座火城，整個夜間遼陽城都在兇猛燃燒著。
滔天烈火狂潮一直持續到早上8點多，佔整個遼陽五分之四的太子河以北的城區全部燃燒殆盡。由於冰河的阻擋，被燒得死傷累累逃退到南區的日軍才勉強得以存活，看著殘煙餘火中滿目數不清被燒的千奇百怪死狀的部下，武藤信義陡然心臟病突發，當場猝死（歷史上武藤信義是在參加慶祝關東軍佔領東北的酒席上興奮過頭導致心臟病突發猝死的），接任武藤信義的二宮治重中將立刻下令全軍撤退。
張學良的一場大火，不但讓五分之四的遼陽城區三萬多棟房屋盡數焚燬，一起化為焦炭的還有大量的日軍。從東北軍拖死狗般從焦黑的殘垣斷壁中拖出來的日軍燒焦的屍體數目粗粗估計，日軍被燒死者數目在一萬兩千人以上。後來從日本軍部解密的檔案人們才知道，這場讓日本軍隊喪膽的「遼陽大火」中日軍被燒死燒傷和失蹤者加起來共計15800餘人，大致相當於日軍一個整編乙級師團的人數。
11月26日上午，東北軍開始對潰逃的日軍開始大規模反擊追殲。毫無鬥志的日軍拼命往旅順逃竄，東北軍以吳松林部第5獨立騎兵旅為先頭部隊充分發揮騎兵的快速優勢對倉惶的日軍毫不留情進行追殺。中午時分日軍勉強逃至青巖，宛如末日降臨般絕望的日軍給這裡來不及撤離的數千傷兵注射酒精和空氣進血管內加速他們的死亡，傷殘的日軍直接互相用步槍自殺或者圍聚在一起拉動手榴彈。在傷兵死亡降臨時候痛苦的哀號中，一些日軍士兵直接精神崩潰倒在地上呼天搶地大小便失禁，日軍來不及徹底破壞青巖的設施便留下遍地屍體在東北軍隆隆震地的馬蹄聲匆匆撤往鞍山。
「報告旅座！鬼子把機場倉庫醫院等基本都破壞乾淨了還放了不少火，他們的傷兵都自己解決了，鬼子的糧食都也燒沒了！」第5騎兵旅先頭部隊第18騎兵團團長王山虎縱馬向前和趕來的吳松林報告道，「大哥，嘿嘿，弟兄們還抓了三百多個來不及跑的鬼子護士，你看咋辦？」
聽王山虎這親熱的一聲「大哥」，吳松林就知道這傢伙打起那些護士的主意了。這傢伙膽識非凡作戰勇猛又耍的一手好馬刀但就是好色的毛病改不了。也罷，反正都是日本女人，想到這裡吳松林一臉正色：「這些我都不知道，你自己看著辦。但是有兩點，第一不要讓弟兄們得病；第二不許一口氣全上去，弄死了太多我向少帥沒法交代！」
「好的大哥！」王山虎喜滋滋地轉身而去。
27日凌晨錦州王樹常部奉命連夜急行軍橫插日軍逃脫路線，一口氣將日軍第8師團和第9師團兩股殘缺不全的日軍師團攔腰圍困在了鞍山。第8、第9師團師團長稻葉四郎和渡邊澱太郎都已經在遼陽戰役中戰死，兩個師團部隊傷亡大半且一路丟盔棄甲幾乎沒有什麼重灌備，但是士氣低迷的第8、第9師團仍然妄圖在鞍山頑抗和東北軍打巷戰。
讓張學良大鬆了一口氣的是，此時國內外整體大局勢一片大好於東北軍。國內蔣介石嫡系中央軍在對中共紅軍的第五次「圍剿」雖然使的由於共產黨內博古、張國燾等領導人的指揮路線錯誤的紅軍一路敗退損失嚴重，但是在接下來的萬里長征中中共紅軍卻仍然牽制了一百多萬的國民黨蔣介石嫡系中央軍，與東北軍在綏化等地對峙的十多個中央軍精銳師也紛紛被抽調繼續「圍剿」紅軍，從而使的東北軍承受的壓力大減。至於國民黨其他派系像閻錫山、韓復渠等人則是在蔣介石的逼迫下才不得不擺著和東北軍逼近的姿勢做做樣子，但是這些派系部隊在中原大戰中都吃過東北軍的苦頭領教過東北軍的厲害，此時基本都是擺著樣子給老蔣看，真正的前線眾將領哪裡還敢進攻去招惹東北軍這尊「瘟神」，有些地方兩軍對峙了幾十天都感到無聊甚至開展聯誼活動互相「增進感情」了。
至於外部國際上的局勢，那些歐美所謂的正義人士「呼籲和平、反對中日戰爭」的乾嚎聲張學良直接是無視（正義只對勝利者而言，弱者是沒有資格討要正義的）。最主要的還是蘇聯的態度，在東北戰事開啟之時，斯大林確實曾經想配合日軍瓜分東北從而為蘇聯在遠東地區的安定獲得一片軍事緩衝區，但是斟酌再三以及在東北政府和親東北的德國希特勒政府的壓力下最終還是取消了這個打算。因為斯大林清楚地意識到此時的「社會主義蘇聯」在西方世界眼裡一直是「世界的威脅」，假如蘇聯紅軍出軍東北，那這一赤裸裸的侵略行為就為以上這個「共產主義威脅論」提供了事實依據，那麼西方社會也就有了正當的理由對還在發展中的蘇聯進行經濟、外交等方面的制裁和封鎖。所以對東北的軍事行動將不利於蘇聯的生存和發展，後來再看到東北軍越戰越勇漸漸進入對日軍的反攻階段後，蘇聯政府立刻借坡下驢跟著德國政府一起通電世界，聲稱「強烈譴責日本政府對中國東北的粗暴侵略，支援東北軍和東北人民驅逐日寇保衛家園」這一正義行為。
沒有了外部的壓力，張學良立刻抽調了熱河、察哈爾、綏遠、黑龍江四省精銳部隊開拔至遼寧參加對敗退日軍的追擊行為，同時調遣民兵部隊填補以上戍邊部隊的空缺。眼見日軍敗局已定，多日來一直生活在緊張中的張學良竟然在佈置完各部隊追擊任務的會議上陷入沉睡中。
損兵折將丟盔棄甲的日軍此時還有4個殘破不全的師團和1個獨立混成旅團，雖然仍可以與東北軍一拼，但是已經兵敗如山倒，最高統帥的猝死和兩名中將的陣亡更加讓日軍士氣衰竭。毫無鬥志的日軍部隊在東北軍空軍部隊的輪番轟炸和東北軍數個騎兵旅的追擊下拼命向尚處在關東軍控制下的旅順港口逃竄。武藤信義暴死後，東北戰事一直被壓制的不利訊息紛紛被傳送到東京，日本內閣和軍部大吃一驚。此時被東北軍圍死在鞍山的第8第9兩個師團被全殲的結局已經註定，日本政府不能再忍受剩下的4個常設師團也盡葬東北的命運。11月28日，日本海軍主力在山本五十六中將的指揮下盡數出動，再次以「赤誠」、「加賀」兩艘重型航空母艦以及四艘「金剛」級重型戰列艦為主的包括近百艘驅逐艦和運輸艦的龐大艦隊奔赴旅順口救援日軍殘部撤離東北。
至30日，侵奉日軍已經全部被擠壓在了旅順靠近海口一帶，東北軍後續部隊源源不斷湧入旅順與日軍爭奪旅順口。為了給困在海邊的部隊爭取更多的撤離時間，二宮治重中將抽調主力部隊全力守城抵擋東北軍的攻勢，東北軍與日軍在旅順口展開猛烈的巷戰。甲午戰爭中被清軍不戰而棄後遭日軍屠城死難兩萬民眾的「東亞第一要塞」旅順再次迎來了血火浴城。此時當初從旅順奔赴遼陽「皇威赫赫」的日軍已經處於垂死掙扎狀態，大批日軍丟棄武器鋼盔不等登船命令就跳入海中游向軍艦。海灘上毫無秩序拼命向軍艦上擁擠的日軍密集度驚人之高，在東北軍重炮團猛烈轟擊下死傷慘重。隨著前線部隊的步步推進，也越來越接近港口的東北軍炮兵部隊越發猛烈地向擁擠在海灘上的日軍射出復仇的炮火，數千發的榴彈炮彈在大炮的怒吼中從天而降在日軍頭上，直炸的日軍血肉橫飛鬼哭狼嚎，整個海灘也被炸得坑坑窪窪沙土飛揚，被炮彈彈片撕碎的日軍肢體殘骸四面八方飛濺，迸濺出來的汩汩腥血和腦漿內臟甚至將沙灘染成了大片大片的暗紅色。為了加快撤離速度，二宮治重中將下令丟棄所有的傷兵和殘疾士兵優先讓完整無缺計程車兵和少佐以上軍官登船。一圈圈被拋棄的日軍官兵圍聚作一團在絕望的哭號聲中拉響發給他們用以「玉碎」的手榴彈。在炮兵部隊猛烈轟擊日軍同時，東北軍空軍部隊主力也傾巢而出呼嘯在旅順港口上空將一批批炸彈毫不留情地丟在日軍頭上，同時猛烈轟炸掃射在海面上掙扎的日軍和日軍運輸艦艇。由於日軍密集度奇高，戰機投下去的炸彈基本每發必中，在航空炸彈爆炸掀起的滔天海浪中，滿載日軍逃命官兵的日本海軍小中型艦艇一個個連續不斷被炸傷炸沉，連同上面的日軍一起在哀嚎中掙扎著沉沒在渤海灣的滾滾濁流中。有的小型運輸艦艇直接被炸彈命中四分五裂，乘坐在上面的日軍官兵統統被炸成肉塊，鮮血迸濺染紅大片大片海域。整個旅順港口和海面猶如修羅屠宰場般血腥殘酷，被炸死的日軍官兵屍體殘缺不全到處鋪滿灘頭飄滿海面，內臟腦漿斷手斷腳遍佈地面,狼藉不堪。另外在12月1日夜間，日軍第二師團師團長多門二郎中將的乘船鬼使神差般不偏不巧被一架被日軍高射炮火擊落的東北軍戰機撞上，右手受傷不便的中將在逃離過程中被大火嚴重燒傷，沒有回到國內便不治而亡。
12月2日下午，東北軍先遣部隊第101師一部突破日軍阻擊殺上旅順口，幾十輛東北軍t-28和雷諾-17坦克駛上灘頭碾壓掃射著來不及逃跑的日軍官兵，直殺的日軍屍橫遍野,殺紅眼的東北軍官兵們為了給當初來不及撤到北岸而被日軍殘酷虐殺的那些南岸傷兵們報仇，也以牙還牙將港口上癱瘓倒地不能動的日軍傷兵統統用刺刀虐殺捅死。此時已經處於東北軍重炮射程內的日軍艦隊慌忙草草結束持續四天多的援救陸軍行動便駛往朝鮮仁川，在東北軍岸防炮和戰機的炮彈炸彈歡送下僅僅撤走了四萬餘的陸軍官兵。同時這一日被圍困在鞍山的第八第九師團殘部在多日斷糧陷入飢餓中後被攻入城中的東北軍110師111師官兵在隨後數日的戰鬥中盡數全殲(兩個師團的指揮官在下令焚燒掉師團軍旗後俱剖腹自盡)。