轻装后撤，所以就沿着山区撤退，断后的日军还趁着当天夜里光线不好，伏击了几次追击的部队，使得追击更加无力。
在日军开始撤退的第二天白天天气放晴后，日军飞机就一直在天上进行掩护。虽然还免不了被阻拦的骑一军部队收割一部分，但是撤退日军是按照建制后撤，未再发生混乱。
在前线的中国军队也都连续作战多日，伤亡不小，且都已经疲惫，所以阎锡山和卫立煌也就下令停止步兵追击撤退日军，由骑一军跟随撤退日军。其余部队沿着日军退兵的路线，就地收复日军占领的地区，直至日军退回大同。
本次作战，在忻口的日军总计伤亡近五万，战死三万多，在撤退的时候，一个野战救护站的上千伤员和医生护士都没有来得及带走，直接被中国军人给了结。
不过这还是没有包括娘子关一线歼敌数量，估计此处日军也有上万人的伤亡，前线部队向外宣称歼灭日军十万，取得了又一次辉煌的大捷。
