11月30日，被冻伤的第9兵团副司令员陶勇亲临新兴里，指挥第80师和第81师主力，动用第27军全军炮兵，从东、西、南、北四个方向同时向新兴里美军发起了绝命一击。
只见志愿军将士玩命似的向美军阵地发起一次又一次的攻击波。提着“重武器”手榴弹的中国军人蜂拥着、呐喊着，冲向了美军的坦克防御圈。
由于距离太近，很多美军的坦克机枪和榴弹炮失去了效用，放空炮、打空枪，甚至打到了其他坦克上。前面冲锋的志愿军被成群地扫倒后，后面的士兵利用坦克炮塔转向另一面的时候，成功地接近坦克，并冲进了美军防御圈，与美国兵展开了肉搏战。此时，美军王牌军也拿出不怕死的战斗精神，亡命反击。打到次日拂晓，美军被压缩到了一个非常狭小的区域内。
30日13时，第31团麦克劳恩团长见伤亡惨重，待援无望，便用电台召来40余架飞机掩护，以10余辆坦克为先导，沿公路向南突围。美空军地面引导人员乘坐装甲车，在随大队后撤的同时，引导飞机用凝固汽油弹把道路附近炸成一片火海，以阻止志愿军的蜂拥接近。
美军的空军飞行员技术非常高超，投弹非常准，在美军和志愿军之间形成防护墙。一些美军军车甚至被烤得直冒青烟。
尽管接近公路的地方陷入火海，志愿军很难靠近，但稍远处的志愿军还是前仆后继，撵着快速撤退的美军屁股玩命地追打。志愿军第80师和第81师在伤亡惨重，甚至有的步兵团只剩下几十个人的情况下，仍然不停地进攻！
不久，双方士兵混战在一起。此时，双方所有部队都已经乱了建制，指挥官无法传达命令，士兵也不可能收到什么上级指示了。战斗成了漫山遍野的小股人员打斗和对射。前来支援的美军飞机无法分清下面的部队到底是联合国军还是志愿军，美军炮兵只能对着远处的志愿军增援部队进行阻拦射击。
看到这种情景，经历过瓜岛血战的陆战第1师的老兵，惊得目瞪口呆。在这里，他们比麦克阿瑟司令官更早地领教了中国军人的战斗精神和作战素养。
在混战中，第239团4连的战士们，悄悄接近一座大房子，用手榴弹、机枪向屋内猛打，里面的敌人死的死、伤的伤，打完才知道，他们竟然深入到了美军北极熊团的团部，将这个团指挥部端掉了，就连北极熊团的团长麦克劳恩上校也被击毙。
在连续20多个小时的战斗中，特遣队继任指挥官费恩，被志愿军击毙了。
至12月1日，新兴里战斗结束。
这一仗，志愿军共歼灭敌人3191人，缴获大炮137门、坦克11辆、汽车184辆、枪2345支。
北极熊团的团旗被志愿军缴获，至今放在中国人民革命军事博物馆。
歼灭北极熊团，这是志愿军第27军创造的一次歼灭美军一个建制团的范例，曾在诺曼底登陆战中立下奇功的王牌特种团“北极熊团”，被成建制围歼，这支在美国《巴顿将军》等电影里被歌颂的王牌部队就此覆灭。这样的败绩，在美军历史上绝无仅有。
12月1日，清津、惠山镇等地的美军开始快速向咸兴地区撤退，柳潭里的陆战第5团和第7团也在飞机坦克的支援下，全力冲出包围圈，向下碣隅里地区靠拢。
此时，志愿军第9兵团的冻饿等非战斗减员已经达到惊人的地步。就是这样，志愿军似乎仍有使不完的能量，个个英勇顽强、无畏无惧，战斗进行得异常惨烈悲壮。
坚守死鹰岭1519主峰的第59师第177团临时拼凑的一支部队子弹已经打光，就用收集来的敌人的手榴弹，铺天盖地地投向冲击的美军，打垮了美军的八次攻击。战至最后，阵地上被炮火烤化的积雪经冷风一吹，把剩余的60多名志愿军守军冻在了泥雪中。美军最后的突围行动开始时，他们中多数人的腿已经与雪地冻到了一起，结在地上动弹不得，只能眼巴巴地看着美军丢弃重装备，沿着死鹰岭山下公路向东撤退。
最后，赶来的团指挥所和医护人员撬开冰块，将这些英雄士兵一个个背下来，使他们得到了救护。
12月6日清晨，美军开始撤退，他们先用炸药炸，然后用推土机碾，最后将堆积如山的食品、衣服、弹药泼上汽油，一把火烧掉。
就是这样，在陆战队逃跑的公路两侧的山林里，几乎到处都有子弹飞出，到处都有志愿军的士兵在顽强阻击。
天黑时，宋时轮的预备队第26军终于赶到了，一场惨烈的激战又开始了。美国第57炮兵营营长曾顿斯中校回忆：“陆战队员们从来没有见过如此众多的中国人蜂拥而来，中国人一次次顽强进攻，尽管陆战队的火炮、坦克和机枪全力射击，但是中国人仍然源源不断地拥上来。他们视死如归的精神，让陆战队肃然起敬。”
从下碣隅里撤到18公里外的古土里，美国海军陆战第1师用了38个小时，这支当时世界上机械化程度最高的军队，平均每小时只能行走500米，每走一公里都要付出伤亡34人的代价。