7月28日深夜，裕仁的撤退敕令過大本營電報局發往華北。電報以加急電形式發出，優先順序為最高。與此同時，陸軍省作戰部電話通知海軍省，要求聯合艦隊為塘沽撤退提供全程艦炮掩護。
次日，凌晨三點。塘沽外海，扶桑號戰列艦的司令艙裡，松井石收到了東京的回電。電文極短，除了撤退敕令的正文外，末尾附著一行字：松井石、岡村寧次二將，待撤退結束後即行解職，返京接調查。
松井石把電報紙摺好放進上口袋，對參謀長說：“命令第60、61、62師團收防線，替掩護向灘頭收攏。第58師團和第59師團殘部為後衛，阻擊敵軍至主力登船完畢。扶桑、山城兩艦全部主炮對準岸上敵軍進攻通道，最大限度發揚火力。出雲、古鷹、青葉三艦在兩翼展開炮擊陣位，驅逐艦前出施放煙幕。所有艦炮全力開火，有多彈藥打多。”
凌晨四點，日軍艦隊的全部艦炮同時開火。
這不是之前那種試探的制擊。兩艘扶桑級戰列艦的三百五十六毫米主炮以每分鐘一的速度向岸上傾瀉炮彈。出雲號、古鷹號和青葉號的二百零三毫米炮群隨其後，六艘驅逐艦的一百二十七毫米炮以最高速封鎖了灘頭東西兩側的通道。整個塘沽海岸線被艦炮的閃映了一片持續不斷的白晝。
炮彈砸在國軍進攻隊形的最前沿。鹽鹼地上炸開的彈坑直徑超過十米，濺起的泥沙混著鹽土飛到數十米的高空。一發三百五十六毫米炮彈直接命中了國軍進攻部隊集結的一個廢棄鹽田，彈坑邊緣散落著被衝擊波掀翻的沙袋和變形的步槍零件。裝甲一團的兩輛輕型坦克被近失彈掀起的氣浪震翻了履帶，乘員從逃生艙蓋裡爬出來，耳朵裡都滲著。
吳青在後方指揮部裡接到了前沿的急報告。日軍艦炮的度和強度在瞬間提升到了整個戰役的最高點，步兵衝擊隊形被炮火攔阻在距離灘頭不到一公里的鹽田埂子後面，無法繼續向前推進。
“這是撤退前的最後炮擊，他們要跑了。”吳青對通訊參謀說，“命令炮兵全部向前推進，打他的灘頭集結點。步兵不要正面衝艦炮封鎖區，繞開彈著點集區，從側翼往裡切。”
國軍炮1師和炮2師的二百一十六門一百零五毫米榴彈炮向前推進了兩公里，在新的發陣地上重新標定擊諸元。炮彈開始砸向日軍灘頭上的集結點和正在登船的步兵佇列。火箭炮師的颶風火箭炮以整個戰役中最高頻率連續齊，灘頭上的火集得幾乎連一片。
天亮後，空軍飛臨戰場上空。林詩航率領第9大隊的數十架驅逐機從雲層中俯衝下來，後跟著周志國的第10大隊五十四架研驅一F和陳寧的第11大隊朱雀轟炸機群。轟炸機編隊這一次的目標不是海上的軍艦，而是正在灘頭排隊登船的日軍步兵和堆積在淺水區小艇碼頭上的彈藥箱。炸彈落地時，灘頭上炸開的和泥沙混在一起，海水被染了暗紅。
日軍第58師團和第59師團的殘部被釘在灘頭最後一道臨時工事上死死撐著。這兩個師團在登陸後的半個多月裡傷亡率都超過了六，聯隊建制殘破不全，彈藥幾乎耗盡。但在艦炮的掩護下，他們仍然勉強維持了一條圍繞灘頭小艇碼頭的單薄防線。傷員被抬上第一波小艇運往運輸艦，能走計程車兵排歪歪扭扭的佇列在沙灘上等著。
第58師團師團長木村中將站在一艘登陸艇的船頭，在炮聲中對著岸上還在指揮殘部抵抗的參謀長嘶聲喊道：“指揮部先撤！跟松井司令一起走！”他的後半句話還沒有說完，空中陡然響起飛機俯衝時特有的尖嘯。一架國軍研驅二誤戰區邊緣俯衝後重新拉起，機翼在硝煙中一閃而過。木村的參謀長轉跑回岸上，再也沒有回來。
松井石的指揮部設在扶桑號艦橋下的司令艙裡。按照撤退計劃，他將在主力部隊登船完後隨艦撤回本土。但凌晨五點半，當他從舷窗裡看到岸上的火已經燒到灘頭邊緣時，他做了一個沒有向任何人解釋的決定，搭乘通艇上了岸。
他站在灘頭上，後的副替他打著一面指揮旗。炮彈在他前後不斷落下，炸的氣浪把他的軍大掀得獵獵作響。他用沙啞的嗓子對著正在潰散的部隊連續下達了幾道命令，讓第61師團頂替第58師團的阻擊位置，讓第62師團先走，但命令只能過傳令兵的口頭傳遞。有些隊伍已經無法重整，士兵們扔掉武往灘頭狂奔，有的人甚至不顧零度的海水溫度直接跳進海里向小艇游去。
上午九時四十分。海面上，國軍轟炸機群的第二攻擊波飛抵艦隊上空。這一次，投彈手們盯上了日軍護航艦隊的核心。
出雲號巡洋艦正在以最高速向岸上開炮，防空觀察員在濃煙中沒能第一時間發現從太方向俯衝下來的朱雀轟炸機群。三顆五百公斤炸彈幾乎同時命中了出雲號的艦橋和後甲板。艦橋被炸塌了半邊，後甲板被貫穿，大火從甲板部開始蔓延。二十分鐘後，彈藥庫殉。出雲號在劇烈的炸中斷兩截，艦尾先沉，艦首高高翹起，最後渤海的灰黑海水中。全艦八百餘名兵，獲救者不足百人。
古鷹號和青葉號也同時中彈。古鷹號被兩顆炸彈擊中機艙，航速驟降至六節，拖著濃煙向東撤離。青葉號艦橋損，艦長陣亡，副艦長接替指揮後下令全艦集中全部高炮對空擊勉強保住航向。
幾乎在同一時刻，一架國軍朱雀轟炸機飛越灘頭上空。後艙投彈手在瞄準鏡裡看到了灘頭上那面孤零零的指揮旗。一個老邁的將軍形出現在他模糊的投彈視野中，旁邊圍著一圈參謀。投彈手沒有認出那是誰，但他本能地拉下了投彈手柄。炸彈落下，指揮旗被吞沒在火和泥沙中。松井石被彈片擊中部和腹部，連同邊的副一起倒在灘頭的淤泥裡。他被士兵抬上通艇時已經沒有了生命徵，軍裝前被浸。六十四歲的松井石，五年前在南京屠城的罪魁禍首，現在在塘沽，死在了渤海的灘頭上。
下午四時，灘頭上的槍聲逐漸稀疏。第58師團和第59師團的殘存部隊在灘頭陣地上被國軍三個方向合圍全殲。兩個師團從登陸到覆滅，前後僅不到二十天。第60師團在替掩護中斷後傷亡過半，殘部在最後一批運輸艦上看著海岸線越來越遠。
深夜十一點，最後一艘日軍運輸艦駛離塘沽外海。渤海海面上漂浮著燃燒的艦船殘骸、破碎的登陸艇碎片和散落的軍需資。扶桑號戰列艦艦橋被國軍轟炸機炸傷，前主炮塔卡死，帶著滿彈孔向東緩緩航行。山城號右舷被近失彈炸出一個兩米長的裂，艦微微右傾，船員們一面水一面修補。
塘沽灘頭上，國軍步兵正在打掃戰場，繳獲的日軍裝備從海灘一直堆到鹽鹼地深。馬秀芳的東北進軍和騎兵第11師在海堤下紮營生火做飯。裝甲1團的坦克停在灘頭，炮口還冒著熱氣。一個年輕計程車兵從淤泥裡撿起一面燒焦的日軍旗幟，看了一眼，順手扔進了還在燃燒的彈藥箱殘骸裡。火焰竄起來，把那面軍旗最後一點完整的布料也吞沒了。
吳青站在海堤上，看著海面上日軍艦隊遠去的影，對邊的羅廣文說：“給李主任發電，塘沽反攻作戰結束。斃敵四萬餘人，俘虜一千一百餘人。擊沉出雲號重巡洋艦，重傷扶桑號戰列艦和古鷹號、青葉號重巡洋艦。擊沉驅逐艦兩艘、運輸艦四艘。松井石被炸死在灘頭上。”羅廣文點了點頭，轉走向指揮部。
7月30日凌晨，鐵獅子衚衕。李宏拿著吳青發來的戰報，從頭到尾看了兩遍，然後把它放在桌上，對梁舒雲說：“記錄。覆電吳青、黃煥然、馬秀芳：塘沽大捷，諸將之功不可磨滅，著各部即刻轉休整。電令楊天宇，天津殘敵速清，派得力部隊看守所有塘沽至天津沿線碼頭、倉庫，防敵特務毀壞。另，將松井石的死訊通報全軍，致岡村寧次，勿謂言之不預也，如其再行頑抗，松井便是他的下場。”梁舒雲運筆如飛，速記本翻到了最後一頁。窗外的北平城，天快要亮了。
