翼日军第40师团在上蔡、汝南间也遭侧击。30日，中路日军第17师团以一部向上蔡增援，以主力经西平向舞阳迂回，企图与左翼第3师团夹击舞阳以南之中国军队。但第31集团军已令位于舞阳以南之第13、第85军分别向叶县、郾城方向转移，日军合击计划落空。而其后方的泌阳、正阳等地却被中国军队占领，日军后方受到袭扰，弹药补给困难。
日军第3师团从舞阳撤出后，于4日攻占南阳，6日放弃该城向唐河、泌阳方向撤退。中国第13军顺势收复舞阳后，即向南阳方向追击日军，日军攻占了南阳、唐河，孙连仲夺回，日军向信阳方向撤退，在铜柏地区遭29军截击，新四军第7团、新五团及李先念部参与了截击。在上店、红银河、胡家店、老虎庙、铜柏大量布雷，在老虎庙、铜柏动用了50多门飞雷炮、八门火箭炮。最终与29军一部一起全歼了这股日军。
与此同时，由舞阳南撤的日军第17师团及第15、第4师团各一部，在象河关附近遭到中国军队猛烈打击，伤亡惨重，向南溃退。
豫东、皖北之日军华北方面军第211师团一部和骑兵第4，旅团主力为策应豫南方面作战，分路向太和、界首前进。中国军队第92军与骑兵第2军在涡河、淝河、沙河之线英勇抵抗，双方伤亡均重，日军攻陷太和、界首。中国军队固守沙河、黄汜、顽强抗击，日军退却。
11日各路日军均退返信阳地区，恢复战前状态。豫南作战至此结束。此役，共毙伤日军余人。
豫南会战以侵华日军失败中国军队胜利而告结束。有力地打击了侵华日军的嚣张气焰。豫南会战的胜利，是国军正面战场难得的一次顺利，第五战区司令长官李宗仁声望大增，这是他继台儿庄大捷之后的又一次胜利。
战后，李宗仁专门致电延安总部、新四军军部表达感谢之意。对于新四军在大别山、八路军在铜柏山也采取了默认的态度。
而此时的山东根据也发生了一件大事，滨海军区独立营朱信斋部发生叛乱，过年期间，滨海军区社会部截获了朱信斋的叛逃的密信。
得到确切的证据后，滨海军区采取了断然措施，带部队包围了朱信斋部，朱信斋意图反抗被军中共党员制服，朱信斋部被缴械。