首長當即命令部隊進行追堵，消滅這股妄圖逃竄的日軍。
日軍急急如喪家之犬，倉皇奔逃，八路軍堵截部隊迎頭以密集的火力射向敵人，不少日軍紛紛倒地。
此時八路軍的一個連長命令戰士們暫停射擊，準備活捉這夥日軍，便帶一部分戰士向敵人側後方繞去。
八路軍戰士們暫停了射擊，敵人那邊的槍聲也逐漸稀疏了下來。
見此情形，正面堵截的八路軍戰士便向日軍喊話：“繳槍不殺！八路軍優待俘虜。
”
瘋狂的敵人在聽到喊聲後卻又開始射擊。
就在這時候，那位連長帶領的一部分戰士已繞到日軍側方後方，隻見一個身着黃呢軍服的日本軍官（水源義重）手揮戰刀在大聲呼喊着，正指揮火力向八路軍堵截部隊猛烈射擊。
這位連長便悄悄向身邊的戰士要了一顆手榴彈，輕輕地擰開蓋子，猛地拽開發火線，使勁兒投向這夥負隅頑抗的敵人，“轟”的一聲巨響，手榴彈在日軍中炸開了。
就在這聲巨響過後，那個自稱“天才指揮官”的水源義重少将便魂飛煙滅，做了異鄉之鬼。
這位連長随即率領戰士們沖了過去，隻見一個受了傷的日軍大佐跪到河灘邊正準備切腹自絕，八路軍戰士一槍便結果了他。
餘下的日軍見狀四散逃竄，有的爬在大樹上，有的龜縮到塢塄裡，還有的逃至萬寺院村，都被八路軍捕獲，無一漏網。
9月30日晨，徹夜的槍聲停止了，火紅的太陽從東方升起，萬道霞光照耀着周圍的群山與村落。
慈河兩岸、魯柏山周圍，到處橫七豎八地躺着日軍的屍體，足有1000多具。
至此，曆時6天5夜的陳莊殲滅戰勝利結束。