集团军也取得突破性进展，从城南成功破城。
成千上万的中国士兵成功杀入了城内，一时间城内喊杀震天，枪炮齐鸣，血流成河。在中国军队的围攻下，小鬼子损失惨重，虽然拼死挣扎，但是最终没能逃脱被全歼的命运。零星的战斗持续到了4月6日上午八点，终于停止了下来。
退守峄县的日军残部约两千余人被一举全歼，中国军队成功收复峄县。日军第10师团师团长矶谷廉介等日军高级将领，在城破之后，全部于司令部内剖腹自尽，提前结束了其罪恶的一生。至此第10师团主力被中国军队一举全歼，台儿庄战役最终以中国军队的完胜而宣告结束。
此战中国军队一举全歼日军第10师团主力，击毙矶谷廉介中将，濑谷启少将以下一万五千余日军。之前的新庄镇大捷，击毙日军第五师团坂本顺少将以下近八千余人，总共击毙日军两万余人，先后俘获日军719人，取得抗战爆发以来的空前大捷。
台儿庄大捷不但击毙了大量的日军，同时缴获了大量的武器装备，其中缴获各型火炮数十门，装甲车11辆，大小战车8辆，汽车一百多辆，轻重机枪一千余挺，步枪一万余支，各种弹药及其他武器装备无算。
台儿庄战役的胜利，意义重