小磯國昭和岡村寧次得知兩路援軍都被抗日軍阻攔住後，兩人產生爭執。
小磯國昭認為此時日軍第16旅團應從于家店方向撤退，與日軍第10師團會合後撤回沈陽，解沈陽之圍。
岡村寧次則認為日軍第16旅團當面的抗日軍已成為強弩之末，只要第16旅團加把勁將對面抗日軍擊潰，然後再回身對付抗日軍第八師、第十師，勝敗還未可知。
兩人各持一詞，互相都無法說服對方，眼見著僵持不下，武藤信義只好出來從中斡旋。
「小磯君、岡村君趁著抗日軍包圍圈還未完全形成，就讓第16旅團從于家店撤至四平吧」武藤信義對小磯國昭和岡村寧次說道。
顯然武藤信義也認為第16旅團繼續在于家店堅持毫無意義，反而會陷入抗日軍的包圍之中。
這令岡村寧次感到格外難受，整個計劃幾乎都是由他制定的，第16旅團撤退就意味著日軍發起的這次戰役宣告失利。
岡村寧次感到一陣沮喪，關東軍籌備了兩個多月的進攻就這麼虎頭蛇尾的結束了，他心有不甘。
不過還是胳膊擰不過大腿，武藤信義和小磯國昭將第十六旅團撤走的決定已經改變不了。
接到第16旅團撤退的命令後，西義一和林茂清長舒了一口氣，他們生怕關東軍司令部命令自己固守待援，那他們能不能活著回去就兩說了。
西義一和林茂清兩人迅速制定撤退路線，留下部分兵力斷後，主力連夜由于家店撤往四平。
經過一夜急行軍，第2天清晨日軍第16旅團撤至靠山鎮，巧合的是鎮內正好有日軍炮兵第6、第8兩個聯隊在里面休整。
兩軍會合後向四平方向撤去，抗日軍除趙中鍇部撤回長春，抗日軍其余部隊第七、第八、第十師、騎一師南下追擊撤退日軍。
日軍第16旅團、炮兵第6聯隊、炮兵第8聯隊撤至四平後，負責防守四平以東五里坡至老營屯一線，與追擊而來的抗日軍形成對峙。
至此抗日軍與日軍都形成了大會師，日軍第4旅團也從公主嶺方向撤回，此時日軍在四平一線集中了第8、第10兩個師團，抗日軍則集中了第一軍、第三軍除第九師、第四軍、騎一師。
日軍和抗日軍沿四平一線形成對峙，對日軍更要命的是抗日軍兩個師還在自己後方，且後方沈陽面臨失守的危險。
第8師團撤回四平以後，日軍頓時兵力充足，為解沈陽之圍，第10師團師團長廣瀨壽助派出第8旅團南下支援。
日軍第8旅團以不計成本的代價向南進攻，抗日軍第四師見阻攔不住，只能暫避鋒芒。
第四師在前期作戰中受損，無力抵擋日軍一個旅團的進攻，不過仍給第8旅團造成不小麻煩。
日軍第8旅團在抗日軍的襲擾下，一路南下至沈陽近郊，沈陽城內的抗日軍義勇軍此時將主力全部都集中在城內，進攻城內日軍，而城外並沒有放太多的兵力。
沈陽城內一處不起眼的民宅內，抗日軍特勤處行動二科科長韓其升焦急的在院內來回走動。
突然門口傳來一陣急促的敲門，門口的一名特工手按在槍柄上沖外喊道︰「什麼人？」
外面的人答道︰「送菜的老田。」
「今天送的什麼菜？」院內特工接著問道。
「白菜、蘿卜」門外答道。
听門外人說完，院內特工才將門打開，韓其升一看原來是特情處沈陽站站長金雲城。
韓其升趕忙上前問道︰「老金情況怎麼樣，抗日義勇軍那邊怎麼說？」
「我去見了抗日義勇軍這次行動的總指揮金山好，告訴他日軍主力已從四平南下支援沈陽，人數大約有一個旅團。」
「听到這個消息這位金總指揮竟然告訴我，他們的部隊已全部分散在城中各處，一時間難以集結起來，如果日軍敢打進來他們就與日軍進行巷戰」金雲城無奈的說道。
「這麼打，恐怕要不得，要是日軍輕易攻進城內，就能與城內日軍對抗日義勇軍進行包夾，以抗日義勇軍的戰斗力我看他們肯定不是日軍對手」韓其升失望的說道。
金雲城、韓其升在加入特情處之前都在抗日軍一線部隊，他們對抗日義勇軍就這麼輕易放棄外圍陣地的行為表示不解。
以抗日義勇軍的組織度打打順風仗還可以，若是要打這種面對面的硬仗，抗日義勇軍恐怕不是日軍的對手。
兩人眼瞅著抗日義勇軍選擇打巷戰，心里干著急，另外這次進攻沈陽的抗日義勇軍是由幾支抗日武裝拼湊起來的，沒有統一領導，大部分都是各自為戰。
金山好根本沒有權利直接指揮各只部隊，現在的抗日義勇軍如同沙子一般撒在沈陽城內，很難聚攏起來。
城外日軍第8旅團旅團長村井吝規望著正燃燒的城門和城門處地上抗日義勇軍士兵的尸體輕蔑的說道︰「就是這些散兵游勇將沈陽包圍還差點攻破。」
「旅團長閣下主要是城內我方守軍人數太少，只有不到1000人，抗日義勇軍雖戰斗力弱，但人多示眾才會如此狼狽」第39聯隊聯隊長舟橋茂解釋道。
「派一只精銳小隊先去支援司令部」村井立規說道。
當村井立規派出的小隊趕到關東軍司令部後，防守的日軍一片歡呼臉上洋溢著劫後余生的喜悅。
「就差一步了，小鬼子的援軍可來的真不是時候」金山好憤怒的一拳砸在邊上的一堵斷牆上，眼瞅著日軍司令部的日軍就要堅持不住，可後續日軍援軍已趕到，攻下日軍司令部已不現實若不撤退很可能陷入日軍的包圍之中。
關東軍司令部內武藤信義等人見到援軍抵達懸著的心總算放下，抗日義勇軍攻入沈陽城內，武藤信義等人雖然表面上裝作鎮定的樣子，但內心也很慌張，生怕抗日義勇軍攻入關東軍司令部內將幾人俘虜或擊斃。
隨著城外日軍第8旅團開進沈陽城內，城內抗日義勇軍被日軍逐漸被退撤出沈陽城。