11日，我军继续缩小包围圈，将残余的70余名日军压迫在城东北李家巷附近的几处民宅内。在距火线仅80米的后方，太田大尉下令烧毁军旗。12日清晨，又向师团发出最后的战报，表示要在藏重联队长阵亡一个月忌日-13日，实施最后的攻击，"一扫怒江作战以来的郁愤"，并请师团长谅察"官兵无法忍受敌在炮火绝对压制下旁若无人之心情"。随后，烧毁密码本，破坏无线电机。
13日，我预2师第5团团长李颐爬上一段竹梯，侦察墙内院落内的敌情，被日军狙击手开枪击中头部牺牲。当日夜，大雨如注。日军在李家巷、东城墙下杀害了部分慰安妇后，太田大尉下令分散突围。14日凌晨，太田率日军一部发起"自杀式攻击"，被我军歼灭于腾冲城东北角一处院落(原腾冲富商李佩宅)；一部从东南城墙的一处豁口突出城外，后面跟着二三十名慰安妇，却遭到饮马水河残余日军的射击，两股日军自相残杀。其中，18名慰安妇向我军拦截部队求救，其余日军向东南、西北方向分散逃窜，被我军派出的追击部队零星歼灭于各处。
腾冲之役，我军全歼日军腾越守备队2100余人(据日军遗骨分布资料，腾冲城内及来凤山、蜚凤山、宝峰山共弃尸一千八百具-笔者)，俘虏53名(含慰安妇)。我军伤亡官兵1.8万余人，其中阵亡约9000人。
