張古山的攻取封死了日軍第一零六師團的最後退路，可以說張靈甫的死守爲最終全殲該師團起到了至關重要的作用，張靈甫抱着戰至最後一兵一彈的決心，與日軍反覆衝殺，最終守住了張古山主陣地，突圍的日軍殘部全部被堵在了張古山下，稻葉四郎可謂是上天無路，入地無門！
各部隊悍勇無畏，前赴後繼，踏屍猛衝！一夜血戰，日軍第一零六師團的防禦陣地徹底崩潰。
激戰至十日清晨，第六十六軍收復萬家嶺、田步蘇，第四軍收復大金山西南高地和箭爐蘇以東高地，第七十四軍收復張古山，第九十一師收復楊家山東北無名村，第一四二師收復楊家山北端高地。
戰鬥中，第四軍前衛突擊隊突至萬家嶺第一零六師團司令部附近，自身也傷亡非常之重，但是全體官兵亦發揚有我無敵的作戰精神，猛衝猛打，日軍第一零六師團中將師團長稻葉四郎死於混戰之中。
據戰役結束後一名日俘供認：“中國曾經幾次攻至師團部附近，司令部勤務人員，都全部出動參加戰鬥，稻葉四郎師團長也持槍參加戰鬥，最後一支突如其來的中國軍隊突擊隊的出現，徹底的擊垮了師團部最後的抵抗，戰至中午第一零六師團殘部千退守雷鳴鼓劉、石馬坑劉、桶漢傅、松樹熊等不到五平方公里的地區內固守待援。岡村寧次嚴令各部不惜代價，增援萬家嶺，天空中日軍戰機猶如飛蝗。
鑑於已經全殲日軍第一零六師團主力，並且擊斃其師團長稻葉四郎中將、第一零六師團參謀長秋山義隆大佐、步兵第一一一旅團旅團長山地恆少將、步兵第一三六旅團旅團長青木成一少將、步兵第一一三聯隊聯隊長田中聖道大佐、步兵第一二三聯隊聯隊長飯野賢大佐、步兵第一四五聯隊聯隊長長市川大佐等一百二十餘名官佐被擊斃於萬家嶺一役。
鑑於此次戰役的主要目的已經達到，而各部隊傷亡均極慘重，於是薛嶽命令各部撤出戰鬥，全軍退守永豐橋、郭背山、柘林一線。隨後，薛嶽電稟武漢軍委會，此次敵穿插迂迴作戰之企圖雖遭挫折，但我集中圍攻，將敵突入之部隊全面給予殲滅，開創成建制殲滅日軍師團之先例。
歷史上根據日本俘虜後來交代，當時只要國軍再推進一百公尺，日軍第一零六師團的松浦淳六郎師團長就只得剖腹了。
這差點成爲八年抗戰中唯一一次全殲日軍一個師團的戰例，但是差一點終歸是差一點，而且現在指揮第一零六師團的並不是歷史上的松浦淳六郎，而是驕橫一時的稻葉四郎，而且高飛還幹掉了畑俊六親自組織的軍官團空投支援。
在這樣的結果之下，稻葉四郎所指揮的第一零六師團自然是在劫難逃！稻葉四郎本人身中數彈，日軍第一零六師團遭到全殲，急匆匆趕來的日第二十七師團、第十六師團、第六師團唯一能夠做的就是替第一零六師團的侵略者們收屍！