并未进行第三轮炮击，便加速朝外海逃窜。人民革命军自然不会这么轻易放走日本军舰，在日本联合舰队逃出射程范围之外，又对日军三艘速度较慢的老旧军舰进行了两轮集火炮击，重创了比睿、金刚，击中了高雄舰的弹药舱，引起殉爆，船身当场被炸裂开来，军舰无法继续航行，最后成为人民革命军炮兵的靶船，在连续炮轰不到十分钟下沉入海底，其舰上水兵无一生还。

这次持续十几分钟的海陆炮战随着高雄舰高雄舰沉入海底而结束。至此，人民革命军正式收复营口，并击退了日本联合舰队的进攻，守住了港口。

营口收复战，日本陆军第一师团全军覆没，日本联合舰队八艘军舰被击沉。人民革命军击毙山地元治中将及以下日本陆军7363人，俘虏日本陆军376人，击毙日本海军官兵673人，击伤日本海军官兵517人，缴获日式步枪7513支，原清军装备的德式步枪3217支，清军燧发枪2178支，还有一大堆人民军懒得清点的抬枪、火绳枪，甚至还有大刀和长矛，此外还缴获了三门山炮，五十万发各式子弹，三千发山炮实心炮弹，战马812匹，粮食700多吨，草料1000余吨，日本银元、清朝库银、民间碎银、金块等财物折合清朝库平银一百万两。

当然，人民革命军在这场战役中，损失也很大，有2519人阵亡，2786人受伤，一门重炮、五门山炮被击毁，五门重炮因炮管使用寿命超限而报废。在交战中，还有325名营口城平民死于战火，两百多栋民房毁于双方的炮击。随着战斗结束，人民革命军也开始在营口开展战后重建，安抚当地老百姓。