永安市的日军首先向捞刀河以北撤退。继而，桥头驿、上杉市等地日军相继后撤。

身在前线的关麟征发现了日军撤退的迹象。他当即下令各部跟踪尾击由上杉市撤退之敌，以汨罗江南岸为目标截击歼灭之。具体部署是：第73军以一部向平江方向挺进；第52军第25、第195师各以一部围歼上杉市残敌，分派支队向金井、福临铺、青山市等处跟踪追击至汨罗江南岸，力争将撤退之敌截击歼灭；第59师以一部向栗桥、三姐桥尾追残敌于汨罗江、营田一带歼灭之。

10月2日，第15集团军各部开始追击，当日克复上杉市。

3日，第25、第195师追击到达福临铺、金井附近。日军开始向汨罗江北岸退却。

4日，第15集团军收复长乐街、汨罗、新市等处。

直到此时，薛岳才断定日军确实是在撤退，于是赶紧下令，要求各部队“以现在态势立向当面之敌猛烈追击，务于崇阳、岳阳以南地区捕捉之”，“对敌之收容部队，可派一部监视、扫荡之，主力力行超越追击”。

但为时已晚，日军大部已渡过汨罗江。

10月5日，国民党军队继续向北追击。日军上村支队由营田登艇北逸，第37军收复营田。