至此，在赤塔城附近的华夏和俄国两支部队三十几万人，陷入了大混战。
经过一下午的激战，俄军在火力强大的人民革命军兵败如山倒，俄军主力在米柳京元帅指挥下，且战且退，最后还有八万多兵力依托城外制高点进行最后的反抗。
在之前交战过程中，在赤塔城西面有将近三万多俄军被击毙，另外有三万多俄军跪地投降，人民革命军也付出了5000多人的伤亡。
在赤塔城东面战场，由于此处俄军无险可守，又被人民革命军突袭，两面夹击之下，伤亡惨重，最后丧失大部重武器的东面俄军有三万多人被击毙，两万多人投降。
随后，城东面的人民革命军留下了一个师负责出来俄军战俘，随后连同赤塔城北面、南面守军，共有19万兵力，加入了围攻在赤塔城城西制高点的俄军。
由于，俄军撤退时很仓促，不少士兵丢掉了补给往制高点退，所以等日落之后，人民革命军不再进攻之后，米柳京元帅部将进行清点，才发现剩下的粮食，最多就够八万多兵力吃喝一两天了。
而且大批弹药也被丢弃在后方阵地，有些士兵逃跑的时候是空着手上来。
米柳京元帅对这样的下场，感到十分郁闷，不过也没有办法，为了稳住军心，他还下令杀掉制高点阵地上仅剩了900多匹战马，给奋战一天的俄军官兵们加餐。
人民革命军这边，虽然白天取得大胜，并捕获6万多战俘，但是为了处理战俘和清理战场，人民革命军在日落之后，便没进一步发动进攻，而是将缴获的战利品进行整理，并构筑次日的进攻工事。
1899年5月12日，天刚微亮，人民革命军炮兵部队便开始不断向俄军据守的大概2平方公里的阵地，发动猛烈的炮击。
此时除了作为制高点的小山，在平地里面的俄军，只能依靠连夜修建的战壕躲避炮击。
但是人民革命军的炮击不仅仅使用了榴弹炮，更有不少迫击炮加入，使得躲避在战壕里的俄军也无法完全躲避炮击。
在炮击中，人民革命军冲锋的部队，在机枪和掷弹筒的掩护下，不断压缩俄军的阵地，并利用俄军战俘向俄军喊话投降。
在武器匮乏和人民革命军猛烈军事打击之下，不断有成建制的俄军放下武器，向人民革命军投降。
到下午，随着天气晴朗，为了尽快迫使俄军投降，陈俊命令飞艇朝俄军据守的山头投掷了铝粉燃烧弹。
虽然由于这半个多月双方轮流炮击，早已经炸得山上寸草不剩，但是这块区域俄军人数比较密集，加上大部分是用临时修筑的简易防御工事。
所以，飞艇投掷下来的铝粉燃烧弹还有懒狗炸弹，杀伤效果很明显，一个下午便有五千多人死于轰炸，而且死状相当恐怖，让旁边幸存的俄军感到十分恐惧。
不少俄军士兵趁着夜色，偷偷摸摸下山，向人民革命军投降。
5月13日，下午，又经过一上午的厮杀，仅剩下的三万的俄军被压缩在不到一千亩的阵地上。
眼见大势已去，米柳京元帅作为俄国元老级的将领，实在无法下令举起白旗投降，但他也不愿意看着剩下的俄军被一点点虐杀掉。
踌躇了一会儿，他安排了一下后事，随后便掏枪在指挥所自杀。
随着米柳京元帅的自杀身亡，剩下的俄军将领便率领残余的俄军向人民革命军投降。
此时，由于赤塔城附近的战事已经结束，但是赤塔城驻军和俘虏近三十万人，已经不是飞艇能补给的，所以陈俊中将只能下令减少俘虏的口粮，保证他们不死，然后押送他们到尼布楚河上游，用船运回蒙北省、滨海省、黑龙江省、吉林省等地，参加劳动改造。
随后陈俊中将又亲率大军前往追击原来试图伏击尼布楚方向援军的五万俄军。
这五万俄军平时都保持着跟主力部队的联系，每天都会派通讯侦察兵往来赤塔城打探消息，并汇报那边最新情况。
但是5月11日之后，那边的通讯侦察兵先后被人民革命军擒获或者击毙，使得那五万守军察觉赤塔城俄军主力可能出现状况了。
加上尼布楚方向的人民革命军并没有如预期那样过来支援赤塔。
所以负责阻击的俄军将领就在5月13日决定返回赤塔城支援俄军主力，但是在当天下午被人民革命军刘清池少将部阻击赤塔城15公里外。
5月14日，赤塔城的俄军全军覆没之后，卫冰中将率领8万人民革命军，迂回这股俄军后方，将其全部包围。
这时候，这些俄军将领方才察觉俄军主力应该已经全军覆没，但是他们并未放弃抵抗。为了减少不必要的伤亡，已经连续高强度的人民革命军，决定采用轮战方式，一步步蚕食这股俄军。
所以对这股俄军的清剿，一直持续到5月17日方才随着最后一股俄军投降，赤塔战役方才正式宣告结束。
持续将近一个月的赤塔战役，人民革命军以牺牲人的代价，击毙俄军远征军最高统帅米柳京元帅及以下俄军官兵共23万人，俘虏俄军官兵22万，缴获俄制莫辛纳甘步枪42万支、其他枪支近两万支，缴获各式火炮27门，机枪21挺，子弹1287万发，炮弹一千余发，土质手榴弹7655枚，马、骡子等畜力匹，缴获俄国卢布、金银等财物折合542万共和国银元。
赤塔战役成功歼灭俄军全部兵力的四分之一强，使得俄国伊尔库茨克地区、布里亚特地区等地区已经无大股俄军存在，俄国东面大门顿开。
接到战报之后，岳天电告全国及各友邦，整个华夏一片欢腾，此战可以说是反对列强干涉华夏内战的关键性战役。
随后，岳天命令赤塔附近的参战官兵休整几天，便集中兵力，扫荡伊尔库茨克地区和布里亚特地区，另命令驻滨海省等地的驻军向北进攻俄国勘察加半岛、雅库特地区、楚科奇地区、马加丹地区。
5月下旬，人民革命军北上支援蒙北省的原参加苏南战役的部队，先后到达外蒙古，岳天便命令该部出外蒙古进攻被俄国侵占的华夏唐努乌梁海地区（俄称：图瓦地区）。