在联合国军到达兴南之前，麦克阿瑟已经在12月8日命令撤走美国第10军，以增援那时已精疲力竭并快速撤向38线的美国第8集团军。按照他的命令，韩国第1军，韩国第1陆战团，美国第3步兵师和美国第7步兵师已经在港口周围布置了防御阵地。 一些小规模的战斗发生在美国第7步兵团，第17步兵团和第65步兵团与追击的志愿军第27军之间，但已经被重创的第9兵团面对来自美国海军第90特遣舰队的强大海上火力，根本无法靠近兴南防御圈。在被美国历史学家称为“美国军事史上最伟大的海上撤退行动”中，一个有193艘船只的舰队在港口组成，不仅撤走了联合国军士兵，也包括他们的重装备，还有大约三分之一的朝鲜难民。 一艘胜利轮，美国海军梅雷迪思号胜利轮撤走了14,000名难民。最后一个联合国军单位在12月24日14时36分离开，为防止中国和北朝鲜军队使用，港口被摧毁。志愿军第27军在12月25日上午进入兴南。
在撤退中，美军或发动攻击以消除志愿军的封锁线及山头阵地或处在中国军队的猛攻之下，零度以下的气温亦增加他们的伤亡，但美军握有制空权，美国海军、海军陆战队及空军轰炸机每天飞行数百架次猛烈攻击包围的中国军队，在行动中超过4000名伤兵被送走及运入500名补充兵，对撤退成功起了较大作用，海军陆战队及陆军士兵消灭或阻击了包围长津湖的7个中国师团，虽然付出了很大代价，但使得海军陆战队引起全世界的注意及被西方传媒形容为在战败中取得道德上的胜利，当时联合国军在战略上形势非常危急，以致要决定把整个第10军撤出朝鲜，海军陆战队、第10军的其余士兵及数以千计的难民从兴南港撤走，该港在撤退完成后被彻底破坏。
估计参战的部队：第7步兵师，估计3000人;3个海军陆战旅，估计18000人;全军共有2,000人阵亡、1000人受伤及残废，海军陆战队共有836人阵亡及有12000人受伤及残废，志愿军损失估计为35000人(由于后勤与医疗的缺乏，中国士兵的死亡率较美军高上许多，同时酷寒的气候也导致其付出了较战斗伤亡更多的非战斗减员)，此战役在12月11日结束，共进行了14天，中国军队共动用了10个师，其中6个师攻击海军陆战队及另外4个攻击在太白山脉以西的第8军团，海军陆战队共消灭了3个中国师解救的其它部队以避免被消灭。(此处统计不包含包围圈外侧接应海军陆战队第1师突围的美第3师，志愿军第9军团担任外围阻击的部队，以及配合中国军队中的北朝鲜人民军)
在朝鲜东北部之联合国军迅速的撤往兴南港以组成环形防线，于1950年12月底在这里爆发了一场激烈的防御战，总共有193艘满载人及物资的船只从这里离开，内里包括105000名士兵、98000名平民、17500辆车辆及350000吨物资被送往釜山。
志愿军成功将联合国军逐出长津湖，多国部队从朝鲜撤退后，海军陆战队被重新部署在南方，在这里继续作为联合国军之一部分一直战斗至1953年7月停战为止。
美国海军认为长津湖战役是在其历史上最骄傲的时刻，海军陆战队重击中国人民志愿军的师团，令中国军队从前线撤回，不过美军第十军团(包含海军陆战队第一师和陆军第七师)几乎遭遇到过半伤亡。但被忽略的是美国陆军第31团级作战队;他们以2个加强营的兵力成功保护海军陆战队第1师的右翼，抗击中国军队2个师达4天之久，阻止了志愿军第80师有效进攻，如果他们的阻击失败，中国军队的第80及81师在海军陆战队集中兵力防守前，已攻占他们在下碣隅里的基地及临时飞机跑道，他们将被包围及可能的战果已大为不同。
此战役对志愿军来说是一场大捷，虽然付出了巨大伤亡，且有美国军队突围，但志愿军成功地将联合国军驱逐出朝鲜的东北地区，所以此战役及在西线的胜利，是中国军队对西方国家军队在主要战役的第1次胜利，扭转了朝鲜战争的大局。
这场战役极大地暴露了志愿军后勤弱的特点，冻伤减员达兵团总数32.1%。在战场上甚至有部分阻击阵地中的志愿兵士兵全员冻死的事例。
中国在战役中缴获的美国陆军第31团团旗，至今还陈列在北京的军事博物馆中，以纪念这场战役。
