12月3日：
结束新兴里战斗的27军81师241团、242团跨过长津湖占领东段公路北侧高地。但是死鹰岭阵地被美军突破，德洞山口美军一个连损失过半，仍旧据守在阵地6夜6天，并俘获志愿军近百名。20军59师退出战斗，177团一营只剩60余人，接到撤退命令后却没有撤下来，因为手脚都冻坏了，爬都爬不动，直到晚上才被背回来。177团二营坚持到黄昏才撤退，其中6连全部冻死在阻击阵地上，此为第二个“冰雕连”，写下绝笔诗的宋阿毛就是该连战士。
晚7时，美军先头部队已抵达下碣隅里。晚22时，81师243团才赶到西心里附近。
不知道是联络延误问题还是战况上报的问题，3日深夜毛主席还在致电九兵团，要求其加速26军调动，围困柳潭里美军，实施围点打援的作战方案。
12月4日：
81师243团与美军反复争夺西心里附近高地。白天终究是属于美军的，被美军夺路全部撤回下碣隅里。柳潭里美军伤亡计1500多人。
12月5日：
下碣隅里美军准备撤退，开始空运转移伤员。至第2日转移伤员数千人。
当天20军89师从社仓里与美3师7团一直纠缠作战至下通里后撤出战斗。
晚8:10，美军两架B-26轰炸机投下了6枚500磅炸弹轰炸下碣隅里。油料被击中，火光冲天，映照了整个天空，美军、志愿军都惊呆了。
深夜，26军76师、77师赶到下碣隅里，与58师交接阵地。其88师还在路上磨蹭，78师则在东线掩护整个兵团侧翼。26军原计划6日晚发起进攻，但美军拂晓即开始攻击撤退，26军被迫仓促应战。
12月6日：
凌晨4:30，美军前锋即开始撤退行动，与76师鏖战，到下午突破阻击，离开了下碣隅里。
上午7:30，美军后卫开始进攻东山阵地，下午14:30占领。志愿军组织反扑但指挥无能，竟然在大白天就在1701高地前两个山头之间的山脊组织部队准备进攻。当即遭到美军飞机狂轰乱炸，死伤惨重。美地面部队趁机占据两旁的山头，用重火力封锁该部撤退路线。该部既无力防守也无法撤退，遭到美军单方面屠杀，不得已投降，最终被俘220人。
晚，26军再次组织反击东山阵地，未能成功。
12月7日：
凌晨2时，26军连夜再一次组织对东山阵地以及撤退途中的美军全面猛攻，仍然未能成功。从11月28日晚开始的东山战斗，也就是美军军史广为传扬的东丘战役。
凌晨6时，美军后卫开始撤退，76师、77师还在顽强奋战。同时美军前锋抵达古土里，上午10时，前锋部队全部进入古土里。
上午8时，美军后卫与刚刚赶到的26军88师激烈交火，下午15时突破阻击。
此两天一晚将26军打懵了，其主力76师损失就高达6000多人，可以说战斗部队丧失殆尽。
当天午夜美陆1师全部撤至古土里，整个撤退过程伤亡600余人。美海军航空兵司令哈里斯将军的儿子哈里斯中校在带队掩护美陆1师辎重运输一队撤退时被击毙。此人在前面柳潭里作战时曾命令一个连撤出阵地拱卫自己营部的安全，天命昭彰终究难逃。
12月8日：
凌晨2点，美军刚刚到达古土里即开始撤退，向黄草岭进军。著名的三炸水门桥就发生在这里（12月1日，60师炸第一次，12月4日，60师炸第二次，12月6日58师172团炸第三次）。在水门桥以北阻击的是20军58师残部，约6~7个连，每连不足百人，由师参谋长胡乾秀，174团政委郝亮带队指挥。但指挥所不幸被美军飞机发现，火箭弹直接打入指挥所藏身的山洞，全体成员牺牲。
从真兴里北上接应的美军进攻水门桥以南的黄草岭，在此据守的为60师，但178团、179团已打残，180团虽然前期战斗任务不多，但卧冰饮雪减员厉害，整个战斗十分艰难。
12月9日：
水门桥第3次被修好，而旁边山头上58师172团50名战士全部冻死在阵地上。
黄草岭1081高地，20军60师180团2连全部冻死在阵地上，此为第三个“冰雕连”。因为是被美军首先发现，该“冰雕连”事迹传播最为广泛。该连所在的一营全营666人，到撤出战斗时，只有16人能够自行行动。
同日，26军赶到古土里，但不能阻止美军撤退。
12月10日：
美陆1师全部通过水门桥，越过黄草岭向真兴里撤退。20军58师、60师战斗人员只剩一百多人，仍然顽强追击。
12月11日：
凌晨1时，20军几十个人追上美陆1师后卫部队，美军已成惊弓之鸟，坦克兵放弃坦克和步兵一起放肆逃跑，被志愿军缴获7辆坦克。
同日美陆1师全部进入真兴里，此一路美军损失300余人。
此后的战况就是美军在公路上由飞机坦克掩护撤退，志愿军沿着公路两侧的山地追击，再无大的战斗。
12月12日：
美第10军10余万人开始从兴南港上船。
12月15日：
美陆1师开始从兴南港上船。
美军舰载飞机、舰炮组成密集火力网，阻止追击而至的27军、26军进攻企图。
12月24日：美军将剩余物资、设备爆破销毁，永远的离开了北朝鲜。
纵观整个长津湖战役，美军作战减员4418人，冻伤减员7313人，其中死亡及失踪2500余人。九兵团战报是歼敌7000多人，一说是统计口径不同，比如新兴里溃散的1000多美军，志愿军是计入歼敌数的，而美军已经收拢了这批人，自然不算。二说是由于志愿军根本就没有粮食了，所以很多俘虏都被放走了。
说到粮食，27军、20军还在行进途中就已经粮食不济了，但后勤转运十分困难，朝鲜人不信任志愿军，大批大批朝鲜人越过志愿军防线逃难到美军营地。还有少量朝鲜人利用志愿军对朝鲜人的不威胁、不阻拦，往返穿越志愿军防线将情报报告给美军，也有说法是随行韩军假扮平民所为。从柳潭里开始就有大批朝鲜人跟随美军撤退，长津湖地区大约有几千人，最后共计9万多朝鲜人在兴南港随美军离开。而走在后面的26军无粮可筹，饿死的也不少。
九兵团此战作战减员14，000余人，冻死冻伤30，000余人，其中冻死4000多人，阵亡7300余人。
尽管在长津湖战役中九兵团战役准备、战术行动均出现多处重大纰漏，但九兵团克服巨大困难、发挥超强意志和勇气迫使美陆1师及整个美第10军撤离北朝鲜，战略上无疑是一巨大成果。