下午四点，战场的态势已经非常明朗。
日军被压缩在大同以南的狭长地带内，三面被围——南面是平西兵团快速支队，东面是八路军328旅、独立1旅，西面是独立2旅、独立5旅。
梅津美治郎知道，不能再拖下去了。
“命令，第20师团、第108师团所有残部，全部投入进攻。”梅津美治郎的声音嘶哑，“不惜一切代价，必须在天黑前突破八路军的防线。”
“军长，这样我们的侧翼和后卫就完全没有掩护了。”桥本群提醒道。
“不管了！”梅津美治郎吼道，“现在不是计较伤亡的时候！如果今晚之前还不能突破，等平西兵团主力赶到，我们全部都要死在这里！”
日军发动了最后一次，也是最疯狂的一次进攻。
所有还能战斗的步兵，所有还能开火的火炮，所有还能动的坦克，全部压向北面359旅的阵地。
炮弹像雨点一样倾泻在八路军阵地上。土石横飞，战壕被炸塌，掩体被夷平。
359旅的战士们死伤惨重，但依然顽强抵抗。子弹打光了就用刺刀，刺刀折断了就用枪托，枪托砸烂了就用石头、用拳头。
一个连的阵地被日军突破，连长带着最后几名战士拉响手榴弹，与冲上来的日军同归于尽。
王旅长的眼睛红了。他拿起一支步枪，对指挥所里的参谋和警卫员说：“都跟我上！”
这位八路军中最勇猛的旅长，亲自带着最后的预备队冲上了阵地。
刺刀见红，血肉横飞。
但日军的数量实在太多，攻势实在太猛。
天黑前，359旅、决死二纵、决死四纵的防线终于被日军撕开了一个缺口。
“突出来了！”梅津美治郎接到报告，几乎瘫坐在地上，“快，全军向缺口方向突围！”
残余的日军部队争先恐后地从缺口涌出。
......
四月二十九日傍晚，红霞满天。
日军第一军主力终于冲出了包围圈，但已经付出了极其惨重的代价。
从太原撤退时的六万两千余人，一路上被飞机轰炸、被八路军阻击、被快速支队追击，到冲出包围时，只剩下三万余人。加上第26师团接应时损失的数千人，日军在整个撤退过程中伤亡超过四万。
而冲出包围的日军也不敢在大同停留，因为平西兵团的主力正在快速逼近。
梅津美治郎下令，全军继续向张家口撤退，黑田重德也放弃了大同，带领第26师团残部充当后卫部队。
八路军120师和平西兵团快速支队连夜追击，又歼灭了第26师团两千余人。
五月三日，平西兵团快速支队和八路军329旅攻占天镇。
至此，山西全境光复。
日军山西第一军、第26师团总兵力约十四万人，最后只有四万余人安全退出山西。伤亡近十万人，基本上等同于全军覆没。
......
五月四日，八路军总部明码通电全国。
“八路军联合冀鲁豫战区平西兵团，鏖战一月，山西全境光复。毙伤日军约十万人，缴获无数。”