流淌的火焰一直从当晚八点烧到12月6日凌晨两点，当小半个克孜勒奥尔达都陷入火海时，赵登禹率领40辆坦克在两架运三炮艇机的掩护下，迂回到北面直冲下来。。卡察洛夫虽然将手里的t-34等坦克都派去堵截，但“大刀”赵登禹却直接用上了坦克拼刺刀战术！仗着36型坦克皮糙肉厚，往往冲进到500甚至400米内才开火。让剩余的31型坦克和装甲车保护在两翼和后面，防止敌人步兵反坦克火力的偷袭。
可怜的t-34无论是火力、装甲还是速度，放在此刻的欧洲绝对能制造出“34恐慌”，但现在它却需要先面对民国制造的“36恐慌”，完全应付不了这种近乎肉搏的战术。最后在空中炮艇投掷的照明弹帮助下，11辆36型坦克仅用半小时，就连续摧毁31辆来堵截的苏军坦克，整个团更是一口气摧毁了71辆之多。但在这中间，也有一架运三炮艇机却因为盘旋时间太长，被地面火力击中导致坠毁。与此同时，一直没出现的四个轮式装甲营率哈萨克独立第一骑兵师的三千骑兵突然折返青年村，并向在这里的苏军指挥部发动偷袭。虽然四个轮式营和几千骑兵不可能偷袭掉一个重兵保护的军指挥部，但还是成功咬掉卡察洛夫布置在外围的整整一个团兵力，最后还把铁路再次炸断。等苏军纠集部队试图围住轮式装甲营和哈萨克独立第一师的骑兵时才发现，对方早已趁夜跑得没影没踪。
到凌晨四点，紧急从巴尔喀什赶来的第七军一个卡车摩步团和一个155毫米重炮营终于抵达克孜勒奥尔达，连赵登禹丢在后面的坦克也有33辆赶上了末班车，让兵力严重损耗的卓凡大松口气，好看的小说:。但没等他制定出下一步切割包围的作战计划。得知大量卡车抵达的卡察洛夫果断放弃计划，趁着夜色架起浮桥从青年村横渡锡尔河，试图穿越克孜勒库姆沙漠前往卡拉卡尔帕克斯坦共和国的乌尔根奇。他的突然撤退，让得到生力军准备大干一场的卓凡和赵登禹等人非常郁闷，没想到敌人会跑的这么干脆。不过转头一想。也能猜到卡察洛夫为何不拼。两天两夜损兵折将无数，3百多辆坦克又被吃掉大半，对手的主力也正高速南下，要是再拼恐怕全军都要葬送在这里。。虽然脾气火爆的赵登禹要求带兵追击，但卓凡最终还是放弃了。不是他不想吃掉卡察洛夫部，而是两天的阻击战中突击旅也已经损失过半。连赵登禹的二团都因为没得到彻底检修，再次出现坦克大面积趴窝的尴尬。
上午七点，从巴尔喀什姗姗来迟的轰炸机大队终于抵达，118架轰五配合克孜勒奥尔达的航空中队对苏军发动了最后一波轰炸，刚刚越过锡尔河进入沙漠的卡察洛夫部根本找不到任何躲避的掩体，近400吨炸弹让卡察洛夫再次损失数个营。还有数十辆卡车和装甲车被随后赶来的战斗机用机炮摧毁。一直在苏军后面运动的轮式装甲营和哈萨克骑兵也趁机发动进攻，但因苏军早有准备，所以效果并不大。
随着侦察机汇报卡察洛夫部钻入沙漠，卓凡终止了全部行动下令清扫战场，同时将克孜勒奥尔达阻击战的战果通报发给了阿拉木图司令部。从机降算起的三天三夜中，突击旅、猎鹰大队和随后抵达的各支援部队总计四千余将士参加了阻击战，摧毁坦克和装甲车237辆。各类大炮5百余门，飞机137架，装甲列车2列，还缴获包括7辆t-34在内的大量武器辎重。有超过5千苏军被打死，还有2千余被严重烧伤的伤兵在几天后陆续死亡，俘虏2千。根据侦察机汇报，卡察洛夫部撤退时还带走许多轻伤员。这样算，三天战斗中总计大约有万苏军伤亡。而参加阻击战的国防军同样损失不小，有2141名士兵伤亡，其中死亡高达877人。损失坦克装甲车61辆，损失17架飞机。两个哈萨克独立师也出现3千伤亡，还有至少1300名自愿留下的哈萨克义勇军和没有及时撤离的哈萨克市民死亡。
无论对进攻的苏军还是对防守的国防军来说，小而短的克孜勒奥尔达攻防战都极具意义。尤其是卓凡利用狭窄街道和燃烧弹等粗劣工具对付坦克，用精心计算的机枪和速射武器编织火网等战术。成为日后各国城市战的标准战术。而卡察洛夫采用的“重炮扫地”战术也被国防军迅速捕捉，郑州工业公司立刻展开针对性研究，在36型底盘上改装出专用的城市破障炮，命名为38型l20/210毫米“开山炮”，随后又推出了更强的，带305毫米短臼炮的41型“城市扫地车”。。
到当天下午，李宗仁亲率第七军两个师和一支三十人的战地摄影队抵达克孜勒奥尔达，配合热兹卡兹甘的部队，彻底封闭了咸海北大门。同时，空降兵和星夜南下的第29军也兵不血刃拿下突厥斯坦，还在希姆肯特击溃苏联乌兹别克方面军并占领城市。随着希姆肯特和克孜勒奥尔达相继拿下，正式宣告为期两个月的中亚哈萨克会战结束。本来徐树铮还建议由哈萨克集团军配合安集延集团军夹击塔什干，但终因天气越来越冷，塔什干又是真正地要塞，加上哈萨克集团军已经连续作战两个月，杨秋和总参果断停止了地面攻势。还将原准备支援安集延集团军的第33步兵军调往阿富汗，驰援兵力不足的孙传