被随后赶来的飓风级潜艇猎杀。短短半小时内，日军的3艘潜艇全部被击沉，深海中的威胁被彻底清除。
此时的日军联合舰队，已彻底陷入绝境：3艘航母中，“加贺号”被击沉，“赤城号”“苍龙号”被击伤失去战力；2艘战列舰中，“陆奥号”被击沉，“长门号”被击伤；6艘重巡洋舰中，2艘被击沉，3艘被击伤；20多艘驱逐舰中，累计有13艘被击沉，5艘被击伤；舰队官兵伤亡超过1.3万人，剩余兵力已无力再战。
南云忠一站在“赤城号”航母的舰桥内，看着燃烧沉没的战舰与海面上挣扎的船员，深知败局已定。若继续前进，只会遭遇更多攻击，全军覆没；唯有撤退，才能保住剩余的有生力量。他咬了咬牙，向舰队下达了最后的命令：“放弃救援，全速返航，撤回日本本土！”
接到命令后，日军剩余的受损战舰（“赤城号”“苍龙号”航母、“长门号”战列舰及少量驱逐舰、巡洋舰）救下一部分海面上的落水船员，紧急抢修后，以最快速度向日本本土逃窜。
李辰见状，并未下令追击——他的目标已基本达成，日军联合舰队的主力被摧毁，东海制海权彻底掌控在手中，江南日军的增援之路被彻底切断，无需再付出额外代价追击残敌。
三月十四日傍晚，东海海面的硝烟渐渐散去，海面上漂浮着战舰残骸、油污与尸体，夕阳的余晖洒在海面上，泛起诡异的红光。李辰的舰队与战机顺利返航，潜艇部队也陆续浮出水面，清点战果。此次东海海战，李辰以极小的代价，击沉日军航母1艘、战列舰1艘、重巡洋舰2艘、驱逐舰10艘、潜艇3艘、补给舰1艘，击伤航母2艘、战列舰1艘、重巡洋舰3艘、驱逐舰5艘，彻底摧毁了日军联合舰队的主力，掌控了东海制海权。
消息传回济南总部，李辰露出了满意的笑容。东海海战的胜利，不仅彻底断绝了江南日军的增援希望，更沉重打击了日本的战争潜力，而远在南京的畑俊六，得知联合舰队惨败逃窜的消息后，彻底陷入绝望——上海失守，援军无望，江南30万日军已成为瓮中之鳖，覆灭只是时间问题。