在中**队的勐烈攻势下，加上独立支队从西北角成功破城，本就苦苦支撑的小鬼子，再也无法坚持下去。战斗持续到了第二天黎明，汤恩伯军团分别从北城，东城突破日军城防工事，成功杀入了县城。于此同时第二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**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**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**队一举全歼，台儿庄战役最终以中**队的完胜而宣告结束。

此战中**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，意义重大，是日军战役进攻中的一次败退。这对于日军侵华战争以来尚属首次。对日军来说，这不仅是在兵力数量上的损失，更重要的是精神上的挫败。“日军不可战胜”的神话破灭了。就连日本军方自己对此次战役都做出了这样的评价：“不识他人，徒自安于自我陶醉，为**计，更应以此为慎戒。”

台儿庄战役的胜利，在政治上增强了全**民抗战必胜的信心，鼓舞了抗日军队的士气，用胜利的事实证明了“亡国论”是没有根据的。而李宗仁更是以偏师弱旅战胜骄狂不可一世之日寇强敌，更说明了只要众志成城、精诚团结、拼死抵抗、艰苦奋战中国人民就是不可战胜的。

台儿庄战役胜利之后，国内各大报纸争先转载了台儿庄大捷的消息，一时间举国沸腾，武汉，广州，重庆，长沙，西安等地，兴奋的群众纷纷涌上街头，举行盛大的游行，以庆祝台儿庄大捷。在政府的宣传下，全国各地更是涌现出了一股踊跃参军的狂潮。

周副主席听说台儿庄大捷的消息之后，做出了这样的评价，“这次战役，虽然在一个地方，但它的意义却在影响战斗全局、影响全国、影响敌人、影响世界！”

正如周副主席所言，此次台儿庄大捷确实在国际社会上引起了不小的反响，抗战爆发以来，国际上对中国抗战的前途大多抱悲观的看法。台儿庄战役胜利的消息传出，有的国家甚至不敢相信。

1938年4月9日路透社电讯说；“英军事当局对于中国津浦线之战局极为注意，最初中**队获胜之消息传来，各方面尚不十分相信，但现在证明日军溃败之讯确为事实。”所以，英国报刊发表了赞扬此战中国胜利的评论。显然，这次胜利提高了中国在国际上的地位，并为争取外援增添了有利条件。