第134 師向嚴家殿攻擊。至20時，國民黨軍的北線防禦全部崩潰。
第45軍第135 師和第41軍第121 師由西向東攻擊。5 時，第135 師第404 團奪佔鹿門前東側各制高點，第403 團由鹿門前東北迂迴攻擊敵第172 師。經5 小時激戰，殲滅敵第172 師師部及其兩個團。8 時，第121 師擊潰黃土鋪南側國民黨軍。
第40軍第119 師由東向西攻擊，第u 、120 師由南向北攻擊，一舉突破敵軍東線、南線防禦陣地。
在最後總攻階段，第45軍第134 師在師長黃鵲顯。政治委員謝家祥的率領下，取得了豐碩的戰果。在嚴家殿地區圍殲敵第176 師的戰鬥中，共俘獲敵師長、副師長、參謀長以下4300餘人。
在解放軍的打擊下，敵第7 軍各部潰不成軍，紛紛向高山密林隱匿。
四野總部和林彪及時發出追殲殘敵的命令：“我各部務須發揮山地戰的獨立自動性，勇敢作戰，實行有準備的（以師為單位準備）重點突破與猛追，實行提俘虜比賽。”
據此，圍殲部隊指戰員忍受著連續作戰的疲勞和飢餓，頂著綿綿細雨，踏著泥濘的山路，在當地人民群眾的積極支援與配合下，於高山密林中展開搜剿作戰。
據當時華中前線記者報道：“人夜千萬個火把，照亮了整個五峰山區，形成一幅極其壯現的捉俘圖。”
在五峰山區，滿山遍野都是叫喊著“繳槍不殺”、“出來吧”的聲音，三三兩兩的敵人被追擊部隊從四面八方的山洞裡、草叢中、死人堆裡，以及老百姓的地窖裡、豬圈裡、床底下一個個被抓了出來。
隱匿的潰敵可謂形形色色、千奇百怪。
一次，解放軍一支搜尋隊來到一條河邊，猛見在河旁草叢裡有一個腦袋漂在水上，仔細一看，竟是一個活人。再順著河溝一找，發現有二三十個敵人用同樣的辦法藏在水裡頭。搜尋的戰士於是像釣魚一樣，把他們一個個地釣了出來。
又有一次，一隊解放軍戰士正在黑暗中緊張地搜尋，突然一個戰士跌了一跤，一隻手碰到了一個又熱又軟的東西，用手電筒一照，原來是一個敵人軍官把頭鑽在一堆死屍下面裝死。拉起來一問，此人即是敵第176 師的參謀長。
敵第7 軍副軍長凌雲上也是在搜尋中抓獲的。在部隊打散後，凌雲上先是同第171 師師長、參謀長率一個警衛連逃跑。途中又被解放軍打散了，身邊只剩下一個手槍班。不一會，手槍班也打散了，他成了地道的光桿司令，隻身躲進山溝的茅草叢中，11日上午便被解放軍捉了俘虜。
加入俘虜行列的還有：第7 軍參謀長鄧達之、第位師師長張瑞生、參謀長李有泉、第172 師師長劉月鑑。第176 師師長李祖霖、副師長劉克威等，共8 名將官。
至門日上午，桂軍四個主力師除第138 師師部率一個團逃跑外，其餘2。9 萬人全部被殲。
四野各部亦傷亡4000餘人。
白崇禧派出的北援部隊見形勢不妙，未敢北進。
毛澤東在四野戰報上批示：“被殲者是七軍兩個師及四八軍兩個師，地點在祁陽以北。消滅這些部隊時白崇禧坐視不救，自己退到桂林，各軍退到東安、零陵、冷水灘一帶，聽任七軍四八軍苦戰四天被殲乾淨。”似乎在說，機靈的“小諸葛”已亂了方寸，如果白崇禧全力救援，結局又會如何呢？
至此，衡寶地區作戰勝利結束。這是四野進軍中南以來與白崇禧最大的一次交鋒。無疑是四野最大的一次勝利，雖然比林彪預料的規模要小一些，但比他預料的程序要快得多。無疑也是白崇禧最慘重的一次失敗。此役之後，桂系雖然還有十幾萬軍隊，但主力已失，白崇禧大勢去也。
為配合中路軍求殲白崇禧集團主力，四野總部和林彪命令西路軍第38、39軍向東追擊，解放武岡和寶慶。
10月5 日19時，西路軍第13兵團首長根據野司的指示決定，以第38軍第151 師留守芷江地區，其餘部隊分南北兩路，經武風、龍潭鋪等地向文明鋪、酈家坪地區前進，第38軍第114 師及第39軍第115 、117 、152 師於6 日出發，其餘各師於7 日或8 日出發跟進。
7 日晨，先頭第152 師進至武岡城郊。
這時，白崇禧主力自衡寶地區開始撤退。四野總部即於7 日6 時命令西路軍在黃金橋、龍潭鋪、武岡之線堵擊桂敵第刀、14軍。當獲悉