在陈庄战斗中，八路军公布伤亡五百五十七人（也有资料说八百人的），其中党员占了五分之三。在那个时代，中国共产党的确闪耀出了令人敬服的光芒。
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日军的破釜沉舟起到了一定作用，在南山上阻击日军的八路军独一旅第二团缺乏重武器，全团只有一挺重机枪，没能挡住日军的突围。
这只能说日军最后的疯狂实在难以抵挡。第二团的抵抗不是不猛烈，在战斗中，独一旅参谋长，老红军郭坚壮烈战死，为是役八路军阵亡的最高军官。
日军突破了南山，但也让张宗逊准确判断出了日军主力的位置，八路军的总攻开始了，各团从不同方向向日军发起了猛攻。而日军绝望地发现，南山南边，还是山。正是这座叫做鲁柏山的陡峰，成了这支残军的葬身之地。
但一九三九年的日军毕竟和一九四四年的不同，即便在十分绝望之际，其战斗力仍不可低估。在军官的指挥下，29日下午日军集中一切兵力火力，向八路军冀中军区五团据守的山口阵地猛扑，五团阵地一度被突破。但就在此时，贺龙师长亲自来到了385旅的前沿指挥所，不久，五团得到了师炮兵的支援，很快夺回了阵地。日军已经弹尽粮绝，再也无力发动反扑。9月30日，战斗结束，我方战史记载八路军毙伤俘日伪军1，200余人，挫败了日伪军寻歼八路军主力的企图。
残军的末日景象，可以从赶来增援的日军步兵第163联队第1大队第2中队官兵的描述中看出。
日军步兵第163联队第1大队第2中队中队长木村喜义大尉回忆，他率部于29日傍晚赶到慈峪镇，而后选择了一条荒僻小路向枪炮阵阵的交火地点后方摸进。尽管经过两个小时急行军，他认为自己已经很接近被围部队，但也不敢继续前进。只好下令全队人员作出卧倒警戒的命令，自己带两名侦察兵到前线观察战况。
结果，这里可能确实是八路军包围圈的一个薄弱环节。他看到部队已经被打散，三三两两的散兵鸡皮沮丧地从这里通过。据他了解，在日军陷入重围中之后，一名大队长下达了部队解散，各自突围的命令，这说明独混第八旅团的残余部队最终已经失去控制和有组织的抵抗，称其被全歼是合理的。根据日本防卫省防卫研究所存档的《独立步兵第三十一大队略历》记载，此时，敌独步第三十一大队大队长田中省三郎大佐已经在二十八日负重伤，在送回石家庄陆军医院后死亡（《鸟取联队综合战史》则称其在战场上已经死亡，是163联队的增援官兵为其收尸的）。战后，日军为其晋升了一级，以陆军少将身份接受抚恤。29日，他应该已经没有能力安排这种事情。唯一可能下达这一指令的应该是日军独步第三十三大队长永泽。
日军旅团长水原的下落则是一个谜。他肯定是在战场上离开了部队，我方称其被击毙，有被俘的日军和翻译作证；而日军则称木村喜义大尉在30日中午左右救下了这名旅团长，并称这位旅团长几乎是只身逃脱的，只有马匹还在身边。
相对于日军这名将军的下落，木村喜义对于此战的评价更值得一看 --
“战死者和重伤者的收容当然不可能。好不容易取下手指，手，头发等带回，他们也许该被称为战败的勇者。”
“水原部队战败的惨状让我到笔如此沉重。虽说胜败是兵家常事，但确实悲惨极了。”
对于日军因何战败，他认为，“战败的主因在于在两侧山顶没有部署侧卫…重大的错误何时产生，至今还是不明。”
仅仅这样一个问题，应该还不至于让日军全军覆没。日军这次攻击看似锋锐，实则存在很多问题。第一，日军急于攻入陈庄，急行军时被迫放弃了携带的火炮，当其与八路军围攻部队交手时，便出现了火力不足的问题。平时日军重武器的优势化为乌有，大大减弱了其战斗力；第二，灵寿已经进入太行山系，太行山大多数山地顶部平坦，但山与山之间陡峭支离，利于防守不利于进攻。水原少将原来在关东军中主管铁道运输和保卫，对当地地形和这种地形下如何作战心中无数；第三，情报不对等，日军的行动早在一周前即被八路军掌握，而八路军的情况，日军根本没有情报源；第四，水原虽然可谓战术专家，但遇到贺龙那便缚手缚脚，毕竟，能在后来被列入十大元帅，个个都是军事大师级别的。
陈庄战斗从一九三九年九月二十五日，日军占领慈峪镇开始，历经六天五夜，到九月三十日，被围日军基本被歼灭，史称陈庄大捷。在抗日战争中，八路军对日军作战多采取避实击虚的作战方针，集中兵力与日军大部队硬拼的战例不多，陈庄大捷堪称红色军队抗日的经典之战。
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