由于连日被围困，给养和兵力都无法得到相应的补充，加上伤亡惨重，外援无望，绝望的美步兵第七师的官兵们不得不于12月1日11时开始全线突围。他们选择新兴里村西侧的二四一团把守的阵地为突破方向，集中所有的炮火猛烈进攻，妄想通过最后的挣扎摆脱其被歼灭的命运。美军派了40多架飞机进行空中掩护，地面部队尾随着10多辆坦克，强行夺路向南逃跑，其状狼狈不堪。最后，剩余的小股美军除200余人最终逃回下碣隅里外，其余的全部被歼灭于后浦、泅水里地区。至此，新兴里地区的战斗全部结束。

    新兴里战斗历时5天5夜，异常惨烈。美步兵第七师第三十一团（北极熊团）、三十二团一营、炮兵第五十七营几乎被全部歼灭，美步兵第七师第三十一团的“北极熊团”团期亦被我军缴获。这次战斗是中国人民志愿军在整个抗美援朝战争中唯一一次整团建制地消灭美军的一个加强团。新兴里战斗彻底粉碎了美军“王牌”部队不可战胜的神话，从根本上扭转了朝鲜战局，迫使敌人由进攻转入防御。