经过1944年3月6日的持续攻坚，7日，车桥镇的日伪军残敌在援军接应下狼狈逃窜。早已动员好的宝应县40多个乡的3万多民兵、群众立即进入车桥，迅速平毁工事，拆除围墙、碉堡，打扫战场，彻底摧毁敌人的巢穴。苏中新四军部队乘胜威逼车桥周围敌据点。曹甸、泾口、塔儿头、张桥之日伪军如惊弓之鸟，退守淮安。
  担任打援任务的第1团及泰州独立团，在52团配合下，采取运动防御和侧后突击的战术，在车桥以西芦家滩一带阻击日军。5日16时，日军由淮阴、淮安、泗阳、涟水等方向出动，分批增援。当第一批增援日军240人进入伏击阵地时，团长廖政国指挥部队猛烈开火，迫使敌人进入预设地雷区，群雷连声爆炸，援敌死伤惨重，阻击部队乘胜出击，一举歼灭援敌。
  第二批、第三批增援日军各约百余人，遭我阻击后猬集于韩庄，晚20时许，敌军向我猛扑，我正面部队果断拦击，侧翼部队实施反击，攻入韩庄，短兵相接，排长陈永兴率先冲入阵地，用手榴弹砸死3个日军，战士们白刃格斗，刺死日军60余人，余者200余人逃至小马庄，1团政委曾如清指挥部队于小马庄围歼该敌，残敌固守民房，我军发起火攻，将其大部烧死。
  先后5批增援日军都被我阻击打援的第1纵队打垮。担任曹甸方向的第2纵队，在大施河击退来援敌人，宝应城以南的日军不敢出动。
  车桥战役是华中新四军歼灭日军最多的一次歼灭战，是苏中六年抗战以来的创举。据1944年3月8日粟裕《报张云逸、饶漱石、赖传珠并中央军委电》，“此役我共活捉鬼子少尉以下二十四名，俘伪军官兵四百余名，缴获九二步兵炮一门、重机二挺、轻机三挺、掷弹筒十余个、步马枪及各种短枪四百余支（内有新型三八式步枪五十余支）及其他军用品甚多，尚有大批枪弹被敌抛到河中。共毙伤鬼子三百五十余，伪军百余，毁碉堡五十余个，其余胜利品在清查中。”《新四军战史》的记载与此基本一致：“车桥战役共歼灭日军大队长以下465人，内俘24人，毙383人，伤58人；歼伪军483人，内俘168人，毙212人，伤103人；缴获92步兵炮1门及大批武器弹药。”
  车桥战役胜利结束后，日军由于兵力不足，指挥不统一，不敢进行报复，士气更加沮丧，一部分自杀，伪军更是恐慌动摇，投诚者络绎不绝。苏中新四军部队乘胜收复和逼退曹甸、泾口、塔儿头、张家桥等日伪军据点12处，淮安、宝应以东地区纵横百余里全部解放，打通了苏中与苏北、淮北、淮南（即新四军第1、2、3、4师之间）的战略联系。车桥战役完全达成战役目的，打乱了日伪军“扩展清乡”“强化屯垦”的计划，进一步沟通了苏北、淮南与苏中根据地的联系，扩大了新四军第1师的机动范围，震慑了日伪军，提高了群众的抗日信心，增强了我军攻坚和野战的作战能力，揭开了苏中以至华中战略反攻的序幕。