“让一团和申玉学少校的师侦营绕到石佛，从后面堵住日军的退路，老子要在这里将日军全部消灭。不能让他们再逃进沂蒙山！”青州的陆战一团赶到后蔡松坡终于有反击的力量，25日下午三点，陆战一团和师侦营从临朐西侧绕道日军侧后，将完全采用冷兵器作战的日军一万余人包围。
乃木希典等日军高层在第一波冲锋中身先士卒，全部死亡。剩余士兵在中下级军官的带领下坚持作战，但在后路被断、弹尽粮绝后向华军投降。临朐攻坚战是日军第一次大规模的向华军投降，也是华军第一次没有屠杀日本战俘，这一万多名日军士兵被严格看管，成为山东筑路大军中的一员，从事沂蒙山区地形崎岖地段的开山筑路工作。三年后由于这些战俘表现极佳，被华国政府释放、送回日本，不过那时只有一千余人幸存。
此战之后山东地区的日军全部被消灭，华军完全掌控山东半岛，兵锋直指京津地区。并威胁山东西侧河北河南地区的北洋军，段祺瑞率领的北洋军第一集团军十万余人处于华军两面包围之中。华军第二集团军和第三集团军正在谋划围歼北洋军段祺瑞部的战略，不过在此之前另一处战场的战斗吸引了外界的目光，辽西战役即将展开。
24日上午，繁忙的秦皇岛港迎来搭载山地旅的运输船队，久违的增援抵达后使辽西地区的华军拥有了进攻能力。一个陆战师、两个山地旅加上一个陆军主力军，超过八万人的兵力让担任辽西战区总司令的第一军军长吕华野心膨胀，之前受制于防线的宽度和兵力的缺乏无法进攻，现在两个山地旅抵达后进攻力量大增。
帕杰罗夫同样野心勃勃，他率领的俄军远东集团军十万余人全部从河北撤回天津地区。经过仔细研究。通过辽西走廊撤回满洲是最快捷的道路，另外两条是从承德、赤峰一线的山区返回，不过这条路路程较远、地形崎岖、补给困难。另一条是从张家口出关，从蒙古大草原回到西伯利亚。这一条路线被第一时间否决。帕杰罗夫手里的三个哥萨克骑兵团或许可以从那里返回，但剩余步兵不可