撲向北側高地的日軍，在李莊被772團二營部隊打了回去。撲向南側高地的日軍，也被771團密集的火力壓回河穀。還有一些日軍，逃進山腳下的幾孔窯洞裏頑抗，被129師以火攻的方式消滅。
已走過了長樂村的敵先頭部隊，發現後隊被襲，在聯隊長柏琦延二郎中佐指揮下遂集中兩個大隊約2000餘兵力掉頭趕來救援。但救援路途上的必經之地－－－－－－戴家堖高地為772團第10連占領，於是該部日軍全力向第10連進攻。10連官兵表現了中國軍人抵抗侵略的勇敢無畏精神，與10倍於己的日軍激戰4小時，直到全部壯烈犧牲，陣地才為日軍奪取。
日軍剛奪取10連陣地，就想要和被圍殲中的後尾部隊會合。此時接到追擊命令晚了的八路軍115師689團（團長韓先楚）正好趕到，立即奉令向日軍奪取的戴家堖陣地進攻。反複衝鋒7－－－－－－8次，終於拿下了戴家堖陣地。被打下陣地的日軍氣急敗壞，在炮火掩護下，向戴家堖陣地發起反擊性的衝鋒，但八路軍689團的戰士們沉著冷靜，麵對向上登山的日軍幾乎是同時扔出了手榴彈，炸的日軍滾下了山崖。
在雙方爭奪戴家堖陣地的同時，八路軍386旅與後到的689團一部，集中力量消滅被圍的日軍後尾部隊，經反複衝殺，日軍被圍部隊被殲滅。
下午14時許，日軍105聯隊先頭部隊趕到戰場，129師劉師長鑒於戰鬥的突然性消失，後麵的戰鬥變成了消耗性的。而我軍無可靠補給。於是命令769團、689團（都為後到部隊）各以兩連部隊側擊新到敵軍大隊，主力部隊隨即撤退。撤退中，第772團團長葉成煥頭部中彈，兩天後犧牲。
長樂村急襲戰鬥的勝利，殲滅日軍約1800餘人，八路軍各部損傷800餘。日軍各路掃蕩部隊於是紛紛後撤，在各部日軍後撤時。我軍決死1縱殲滅日軍在沁源之部隊數百人。
115師344旅主力，19日追殲消滅沁縣之敵相當數量，敵於20日被迫輕裝，遺棄輜重，逃回出發地長治。
至4月25日，我軍相繼收複榆社、武鄉、沁源、遼縣、和順、襄垣、沁縣、安澤、屯留壺關、潞城、黎城、長子、平順等十餘座縣城，長治日軍陷於孤立。4月27日，長治、高平、晉城之日軍想同浦路南段撤退，在高平以北之張店、張渡嶺和高平以西之町店等地遭我軍截擊，又傷亡1000餘人。
反“九路圍攻作戰”，我軍共傷亡2000餘人，國軍也有相當傷亡。共取得斃傷日軍4000餘人的戰績。我軍收複晉東南縣城共十八座。
日軍從這次戰鬥後才知道對八路軍情報工作的滯後，八路軍再也不是去年9－－－－－－10月份的三萬人槍，而是有比這個數字多幾倍的人馬。從此將八路軍當成在華北地區的主要對手，日軍特高課也轉而加緊收集八路軍的情報工作。
九路圍攻戰役的失敗，使日軍大本營對第一軍指揮官香月清司十分不滿。香月清司這個侵略中國的急先鋒，在七七事變後，假借談判拖延時間，趁機大肆調兵擴大侵略的軍國主義分子，在此戰不久後就奉調回國，稍後又被轉入預備役。