崖を駆け下った義経らは平家の陣に突入する。予想もしなかった方向から攻撃を受けた一ノ谷の陣営は大混乱となり、義経はそれに乗じて方々に火をかけた。平家の兵たちは我先にと海へ逃げ出した。
九条兼実の日記『玉葉』では搦手の義経が丹波城（三草山）を落とし、次いで一ノ谷を落とした。大手の範頼は浜より福原に寄せた。多田行綱は山側から攻めて山の手（夢野口）を落とした。と戦況を書き残している。ここでは義経が一ノ谷を攻め落としたことは記しているが、逆落しの奇襲をかけたとは書いていない。
平家敗走.
混乱が波及して平忠度の守る塩屋口の西城戸も突破される。逃げ惑う平家の兵たちが船に殺到して、溺死者が続出した。
安徳天皇、建礼門院らと沖合いの船にいた総大将の宗盛は敗北を悟って屋島へ向かった。
西城戸の将の忠度は逃れようとしていたところを岡部忠澄に組まれて負傷し、覚悟して端座して念仏をとなえ首を刎ねられた。歌人だった忠度が箙に和歌を残していた逸話が残っている。
敗走した平重衡は、梶原景季と庄氏によって捕らえられた。『吾妻鏡』では児玉党の武将である庄太郎家長に、『平家物語』では庄四郎高家に捕らえられたとある（）。
この敗走で平氏一門の多くが討たれ、平氏は屋島へ逃れて、戦いは鎌倉方の勝利に終わった。
戦後.
範頼軍は平通盛、平忠度、平経俊、平清房、平清貞を、義経軍は、平敦盛、平知章、平業盛、平盛俊、安田義定軍は、平経正、平師盛、平教経をそれぞれ討ち取ったと言われている。ただし、『平家物語』や『吾妻鏡』など文献によって戦死者は多少異なっている。この戦いで一門の多くを失った平家は致命的な大打撃をうける。
後白河法皇は捕虜になった重衡と三種の神器を交換するよう平家と交渉するが、宗盛はこれを拒絶し、合戦直前の休戦命令に従っていたにも係らず、突然源氏に襲われたということに対する抗議と「休戦命令は平家を陥れる奇謀ではなかったか」との後白河法皇への不審を述べ立てている。
合戦に大勝した鎌倉軍も戦略目標である三種の神器奪還には失敗しており、屋島の戦い、壇ノ浦の戦いへと戦いはまだ続くことになる。
平家敗北の要因.
『玉葉』の伝える源平の兵力.