铃木支队没有直接去万家岭解围，而是采用了类似于“伐魏救赵”的战术，沿着武永路（武宁到永修）及其北侧向东进攻，对中方第一兵团的后路造成威胁。薛岳闻讯，急忙从万家岭调出一部分兵力，南下武永路阻击东进日军。
汤恩伯曾经坦言，中国军队的最大问题是缺乏机动性和攻击力。由于装备和训练落后，即便在战略战术都没有错误的情况下，一个像第五十一师这样战斗力较强的中国师，都只能与日军一个联队勉强打成平手。那些战斗力差的就更不用说了，两三个团合一块，都打不过日军一个联队。
南调部队均为新十五师之类的弱旅，虽然并非万家岭战役的主力，在战斗中磨损也不大，但要挡住铃木支队，确保第一兵团的后路，则并非他们能力之所及。另一方面，日军一〇六师团残部却得到了补充加强，又缩小了防御面，进攻和歼灭的难度不降反升，一连数日，留在万家岭的攻击部队均无明显进展。
10月16日，薛岳下令撤围，
日军一〇六师团也于当晚同一时间撤退，彼此背道而驰，从而形成了中外战争史上的一道奇观。七十四军于当晚撤退后，见日军未跟踪追来，第二天早晨便派一队士兵返回侦察。士兵返回万家岭一看，日军一〇六师团已踪影全无，只见遍地都是日军遗弃的武器和尸体，足见其撤退时的仓皇和狼狈。
当时气温还没有完全降下来，日本兵的尸体都已经发臭，战场上怪味难闻，所收缴到的日军武器枪支，上面多半附满死蛆。为此，第一兵团总部特地做了个规定：凡是能在战场上捡到枪支的，无论军民，都赏十元钱。可尽管这样，大家还是都不太愿意去捡，因为要想捡到一支枪，就得在蛆堆里扒拉半天，实在是太恶心了。
日军一〇六师团在往九江方向撤退途中，又遭到了薛岳预伏的一个团的阻击。已成惊弓之鸟的日军根本无心抵挡，丢下辎重马匹便夺路而逃。东洋马素以身材高大著称，与中国的本地马不同，中国士兵们从来没有见到过，于是满山遍野去捉马。战后清点，共捕得日本战马三百余匹。
“万牯一声鸣，千岳伏尸盈。战骨雨淋白，素花血溅红。”这一战尽管没能把日军一〇六师团成编制地予以歼灭，但把它的一大半兵力都给消灭掉了，其所属的四支主力联队及其配属部队全军覆灭。在七十四军、粤军等部横扫过的区域内，若以评书的口气来说，确实就是“片甲不留”。
第一兵团仅轻重机枪就缴获了两百余挺，步枪三千余支，山炮十六门，迫击炮二十八门，文件和各式各样的军用品更是不计其数。甚至有的老百姓也从中打主意，哔叽街上的一个老乞丐曾通过翻捡日军尸体，弄到过金牙一捧，发了一笔不大不小的死人财。
万家岭大捷还生俘日军一百余人，属于历次战役中俘虏日军数量较多的一次。一名被俘虏的日军军官承认：“此次实为江南空前之血战，松浦师团（即一〇六师团）遭围被歼，是侵华战争之一大失败。”
冈村对一〇六师团在万家岭的惨败也始终耿耿于怀，他把战败原因归咎为该师团战斗力太过低劣。一〇六师团与号称日军第一精锐的第六师团，同出于日本熊本县的南九州。冈村当即给国内写信，让人特别转告熊本等四县的县知事：“第六师团已成为日本第一的强大师团，第一〇六师团成了日本第一的软弱师团！”
即便没有冈村的这封刻薄信，万家岭战役的情况也早就在日本国内传开了。大家都知道一〇六师团打仗烂，连同为特设师团的一〇一师团都受到了连累——好像一〇一师团站在台上喊：“有谁敢比我烂？”一〇六师团及时跳了出来：“我敢！”
没有更烂，只有最烂的一〇六师团变得臭不可闻，日本国内的老百姓似乎谁都可以对这个师团表示一下鄙薄和不屑。已经被打成空壳的一〇六师团需要大量补充新兵，那些补充兵一听说自己要被拨入一〇六师团，都视之为奇耻大辱，全都痛哭不已。