城西战线，丸冈大佐率领的日军步兵第102联队处境愈发艰难。第三军第7师入城后双线夹击，丸冈康平数次组织小队向东突围，想要靠拢师团司令部，每一次突围都被迫击炮与机枪火力拦截，麾下兵力折损过半，身边只剩600余名疲惫伤兵。
眼看身边伪军尽数投降，部下不断战死，丸冈大佐自知无力回天，躲在楼房地下工事内举刀自尽，城西整片街区被国军完整收复。
城东远藤大佐的步兵第115联队失去另外两支联队的侧翼掩护，完全孤立无援。郭景堂新39师步步紧逼，迫击炮不间断轰击日军藏身楼宇，远藤寅平多次向师团部求援，可沼田德重已经无兵可调。激战至午后，115联队防线彻底撕裂，远藤大佐在街巷肉搏战中被国军士兵刺杀，城东残余日军全部放下武器被俘。
城内3支主力步兵联队相继覆灭，野炮兵、工兵、辎重兵联队残兵全部收拢至城中心师团司令部大院，沼田德重麾下仅剩2000余名混合残兵，身边再无伪军辅助，四面被层层包围。
武士敏、唐淮源两位军长亲自抵达城中心前沿，两军将领协商总攻方案。
唐淮源看向不远处日军司令部高墙，开口说道：“三支步兵联队全部肃清，敌人只剩最后一处据点，围墙坚固，硬冲伤亡会很大，不如先用重炮轰击院墙，再步兵合围突进。”
武士敏点头附和：“我已经传令东南高地重炮部队，限定只轰击大院围墙与防御工事，不会波及周边民房。等炮火炸开缺口，新37师作为突击主力，一举拿下师团指挥部。”
短暂休整过后，6门105毫米榴弹炮近距离抵近射击，连续轰击司令部院墙，厚重砖墙炸开巨大缺口。王廷治新37师步兵全线冲锋，机枪连封锁大院所有出口，迫击炮排压制院内残余火力点，步兵分队顺着缺口冲入大院，与日军残余卫队展开白刃战。
沼田德重带着参谋长矶田三郎、各直属部队联队长死守主楼，眼看卫队成片倒下，大院彻底失守，彻底放弃求生念头。他先是下令烧毁全部作战文件、电台密码本，随后拔出指挥刀，在大厅切腹自尽；矶田三郎、大冢昇、野口胜之助等日军军官不愿被俘，相继自杀，少数底层士兵放弃抵抗举手投降。
下午15时，日军第114师团司令部大楼被国军完全占领，师团指挥体系彻底消亡。
城内残余零星躲藏的日军、少量顽固伪军，经过一夜搜捕全部肃清。此战完整战果逐一清点：
日军第114师团满编18000人，外围3个大队3000人战前覆灭，城内15000人战死7600人，被俘7400人，师团长沼田德重、3位步兵联队长及全部直属联队主官尽数毙命；
伪军第6集团军20000余人，战死1300人，战场投诚、被俘合计14700人，溃散4000人，集团军建制彻底瓦解；
第53集团军全军伤亡3700余人，以极小代价全歼城内全部敌军。
郑洞国登上保定城头，青天白日旗缓缓升起，他立刻致电华北战区赵锡良汇报大捷，同时传令通报外围阻援的新编第13军张世希，两线作战全部大获全胜。
冀中平原两大战场同时落幕，12万围城将士、5万阻援官兵同心协力，全歼日军完整师团，击溃两万伪军，彻底拔除华北中部日军核心支点，北线抗敌战局迎来重大转机。
保定城内枪炮声彻底平息之时，保定外围南北阻援战线依旧处于对峙状态。
新编第13军军长张世希坐镇南线高地指挥部，盯着前线情报与日军无线电动态，已然摸清两路日军援兵的窘迫处境。南线日军第27师团伤亡5000余人，弹药消耗超七成，步兵疲惫不堪，多日强攻始终无法突破三道纵深防线；北线独立混成第15旅团伤亡3000余人，侧翼偷袭、正面强攻全部失败，被困公路沿线寸步难行。
更致命的消息，在当日傍晚传入两路日军援军指挥部：保定城内第114师团司令部被攻破，师团长沼田德重中将自尽，3支步兵联队全部被歼灭，城内15000日军主力全军覆没，伪军第6集团军彻底瓦解。
消息一经传开，两路日军援军军心瞬间崩盘。
原本拼死想要驰援保定的日军官兵，瞬间失去所有作战意义——要救援的师团已经覆灭，再继续强攻国军坚固阻援阵地，只会白白增添伤亡，没有任何战术价值。
北平华北方面军司令部收到保定失守、114师团全员玉碎的战报后，震怒之余，也不得不认清现实。
华北方面军参谋长对着方面军司令官沉声汇报：“司令官阁下，保定已经彻底失守，第114师团建制彻底消亡，城内守军无一生还。支那新编第13军5万兵力死守要道，我第27师团、独立混成第15旅团伤亡惨重，再强行进攻，两路援兵也会陷入包围。除此之外，石家庄、天津方向预备出动的第二批援兵，沿途也发现支那地方部队袭扰，驰援通路全部受阻。”
华北方面军司令官盯着作战地图，脸色阴沉至极，最终咬牙下达撤退命令：全军放弃驰援保定计划，东北两路援兵即刻分批后撤，退回北平、天津原防区固守，避免部队再遭歼灭；其他各地方预备增援部队原地待命北上。
入夜20时，南北两路日军援军同时吹响撤退号角，趁着夜色有序后撤，沿途丢弃大量弹药、辎重与伤兵，彻底放弃解围企图。
前线观察哨第一时间发现日军撤退动向，立刻向新编第13军军部汇报。
参谋快步走入指挥部，语气振奋：“军长，南北两路日军援兵全部开始后撤，已经脱离我方阵地前沿，朝着北平、石家庄方向退走，所有日军援军彻底撤离保定战场！”
张世希走到战壕前沿，望着远方日军营地灯火逐步熄灭、部队缓缓南撤北退，长舒一口气，随即下令：“全军不要追击，严守现有阵地，谨防日军诈败偷袭。立刻整理本次阻援战报，统计全军伤亡、歼敌数据，同步上报第53集团军郑洞国总司令，再转发华北战区司令部。”
历时36个小时的外围阻援作战正式落幕，日军所有方向援兵全部退走，保定城内外双线战场彻底安定，冀中平原中部日军防线，被彻底撕开一个无法弥补的巨大缺口。