陆逊抓住战机，命全军对所有蜀军营寨发起总攻，旋即接连攻破蜀军的四十余座大营，将蜀军大将冯习、张南及蛮夷酋长沙摩柯等人斩杀，逼降蜀军将领杜路、刘宁多人。刘备率余部仓皇逃上马鞍山（今湖北宜昌市西北），命部众迅速建立起一个环形的防御阵势。
陆逊命各军四面合围，全力进攻，丝毫不给刘备喘息之机。
此时的蜀军将士早已被铺天盖地的烈火吓破了胆，最后这一仗充其量就是困兽犹斗而已。在吴军的猛攻之下，蜀军很快就土崩瓦解，四散奔逃。
此时夜幕徐徐降临，刘备见大势已去，只好带着残部往西边逃窜。吴军在后紧追不舍。危急时刻，刘备麾下一个管驿站的小吏，把蜀军丢弃的盔甲堆到一个隘口焚烧，这才挡住追兵，让刘备得以逃出生天。
夷陵之战，就这样以蜀汉的惨败和东吴的全胜而告终。
蜀军的舟船、武器、装备，以及水陆两军的所有军用物资，全部丧失殆尽；五万大军也几乎全军覆没，尸体漂满了长江。