罗卓英迅速调整部署：预备第九师和第十九师在官桥附近尽力堵截日军突围部队；第七十四军第五十七师经潘家桥向北攻击前进；第五十八师和第七十军第一o七师以官桥为目标实施正面突击；第四十九军第一o五师在官桥以东攻击日军的侧背；第七十二军新编第十五师向江家洲以南、新编第十四师经棠浦转向东南。各部迅速以官桥为轴心实施向心突击。
二十六日，阴雨连绵，乌云低垂，日军飞机无法投入作战。中国军队各部根据罗卓英的命令，逐渐向第三十四师团压缩而来。第五十七师驱除了东港附近的残敌，推进到泗溪、良口，从左翼压上来；第五十八师收复云山和罗坑后，从右翼压缩上来；新编第十五师在南坑与日军激战；第一o七师推进到离楼村西侧高地---尽管得到了冲进包围圈的第三十三师团一个联队的增援，但是大贺茂发现，在官桥附近中国军队对他形成的第二次包围更加严密，南北半径竟然不足五公里。
二十七日，大贺茂选择了中国军队包围圈上最薄弱的方向---因久战而残破的第一o七师和刚刚抵达战场的新编第十五师所在的离楼阵地---实施猛烈突围。大贺茂的选择显示出其战场经验的老到。中国军队第一O七师和新编第十五师，因阵地交错和协同不力竟然相互间发生了冲突，漆黑的夜色中两支部队正在调整，大贺茂的突然袭击使得这两个中国师仓促应战。
混战持续到天亮，日军飞机赶到了战场，在步兵的冲击和飞机的轰炸中，第一o七师和新编第十五师皆因伤亡过大而撤退。新编第十五师四十五团团长张雅韵和团副宋文华相继阵亡，失去指挥官的部队乱成一团。日军不顾伤亡拼死推进，数百名骑兵直接冲到了江家洲附近新编第十五师的师部，从而引发了新编第十五师更加混乱的溃退。日军趁机突破水口圩，袭击了第一o七师的左翼。至此，中国军队的包围圈又被大贺茂冲开了一个缺口。
可是，大贺茂依旧处于危机之中。王耀武的第七十四军按照部署正在猛烈地向前突击。二十七日拂晓，第五十七师攻占泗溪，第五十八师克复炉下，撤退中的日军根本无法抵挡第七十四军的凶狠攻击。在后退不及之时，日军投掷了大量的毒气弹。尽管官兵中毒者甚多，第七十四军仍没有减弱攻击强度。
下午，中国官兵冲进了大贺茂曾作为指挥部的毕家，其前锋距离大贺茂已经不足两公里。这时候，宋英仲的第一o七师再次后撤，理由是白茅山发现了日军。第一o七师的这一撤，让中国军队的左翼彻底暴露，第七十四军第五十八师出于自身安全考虑暂停了攻击。---在战斗的最后时刻，合围官桥的计划终成泡影，日军第三十四师团夺路向东狂逃。
二十七日晚，罗卓英下达了总攻命令。这已经不是合围了，而是追击。虽然冲出了重围，但对于大贺茂的第三十四师团来讲，从二十七日夜开始的溃逃依然如同一场噩梦。二十八日，中国军队全面迫近官桥。第五十八师与日军后卫部队展开了激战。中午时分，李天霞的第五十一师赶到，猛烈侧击日军撤退的队伍。第五十七师协同第五十八师，把日军后卫部队逼进了官桥镇里，中国官兵冲进去与日军展开巷战，下午官桥镇内的六百余日军全部被歼。
在撤往南昌的公路上，大贺茂第三十四师团不断受到中国军队的袭击或截击，长达十几公里的溃逃队伍于极度惊恐中仓皇移动。大贺茂侥幸逃脱，但想必他会长久地惊魂不定。奉命返回战场的第三十三师团在撤退中也遭受重大损失。二十八日师团主力渡过泗溪，二十九日刚开始后撤，便受到中国军队的猛烈阻击和侧击。在同一条路上来回走了两次的第三十三师团说他们所遭受的苦难“无法用语言形容”。
薛岳在致电蒋介石的《上高会战战报》中称：此战，中国军队毙伤日军一万二千五百零二人，俘敌十四人。一九四一年三月三十日，蒋介石给第九战区发出贺电，电文中用了“全国腾欢”的字样。至于中国军队的伤亡，根据罗卓英的报告，王耀武的第七十四军一万三千多人，刘多荃的第四十九军三千余人，傅翼的新编第十五师一千二百余人，李觉的第七十军没有统计，仅统计的总计约二万人。
上高一战，是中国抗战正面战场上少有的胜仗。会战的规模不大，日军参战部队只有两个半师团，中国军队也只有五个军；战场地域也十分狭窄，方圆半径不出一百公里；会战持续的时间也仅有二十天。但是，中国军队始终掌握着战场的主动权，这在抗击日本侵略的战争进程中十分难得。
首先是日军方面犯了低级错误。惯常的轻敌与狂妄，再加上极度的焦躁，在没有上级指挥部指导、各部队相互不协调作战积极性不高的情况下，第三十四师团师团长大贺茂一厢情愿地制订了以有限兵力全歼中国军队第十九集团军，特别是中国军队主力第七十四军的作战计划，可谓冲动又鲁莽。第三十三师团的消极作战，独立混成第二十旅团的战斗力低下以及大贺茂不顾一切地孤军深入，一连串的因素最终导致第三十四师团陷入危急境地。
中国方面，无论是战前侦察、部署以及兵力的战场配置，都显示出指挥的稳健与用兵的合理。战术上节节抗击，诱敌深入，控制主力侧翼待机和最后阶段的向心突击，因为符合战场实际而实战效果明显。特别是罗卓英命令第七十军的“离心撤退”，一反常规地把日军第三十三师团引向了预定战场的反方向，这一动作不但很快使大贺茂的合围计划破产，还把第三十三师团彻底带出了战场，令大贺茂的侧翼暴露，孤军突悬于上高城下。
第七十军诡异的撤退路线，可谓是中国方面的一着妙棋。更可圈点的是第七十四军的正面防御。该军抗击日军第三十四师团的凶猛攻击达六天之久，将其牢牢地滞留在了上高城下，为战场上的中国军队争取了移动合围的时间。为此，第七十四军付出了巨大的牺牲，但对于中国的对日作战而言，将士之鲜血与生命是完成预定作战方案和取得战场胜利的意志力所在。