突破了安娱口政府军阵地的萨摩军，踏着政府军的尸体前进，此外还派出一队迂回到伊势坂山顶政府军的侧后。在此处防守的政府军见状大惊，丢弃了辎重物资，翻山越谷，连滚带爬地四散奔逃。萨摩军轻而易举地占领了这一要点。山下正面的萨摩军却完全不了解迂回部队这回事，他们也无法想象这个他们攻击了十七天也未攻克的坚固阵地已经被己方攻陷，他们将山顶上的部队当做是政府军，向其猛烈射击。山上的部队吹起萨摩军特有的号角，想引起山下部队的注意，但是号角声完全被枪声掩盖，最后还是由协同队长平川惟一爬到堡垒上挥舞“十字丸”旗帜，才让山下的部队明白了过来。——此时是上午10时，距离6时开始发动进攻，仅仅过了4个小时。
胜报传至萨摩军指挥所，全体幕僚都喜不自禁。《从征日记》中描写当时的场景：“野村、永山、村田、池上等诸武士闻之，皆捧双手，以足顿地，不觉亦放大声欢呼。”
萨摩军右翼部队的前锋，紧追逃跑的政府军不放，于11时冲入了雉苜车站。守卫的政府军也一枪未放。丢弃了山炮3门、臼炮1门和步枪百余支而逃。萨摩军继续尾随溃军。向更南处的伊势坂前进。
当时。政府军派出第十二联队赶往伊势坂支援，儿玉源太郎也在其中。这天早上他去目柳的政府军本营，与冈则、品川两参谋开会。此时，听见西南一里余（这里的里是日里，一日里相当于3.8公里）的方位上有炮声，在席者都担忧道：“伊势坂的炮声一向是在西北方向的，现在听到的是在西南，莫非天原已被攻陷了吗？”没有过多久。就有传令兵传来了伊势坂失利的消息。然后传来命令：“天原的防守被攻破，估计敌将乘破竹之势一直突破到名张。现在在伊势坂只有我军小队防守，请立刻派出援军。”闻此，冈则和品川将在目柳休息的各队都集中起来，派往伊势坂。而萨摩大阪军则派出了深野、佐佐等部，人吉队的神濑鹿三也带领部下千余人，与各队一起赶往伊势坂增援。当时萨摩军赶往伊势坂的部队，都是零零散散的小队甚至是半队，然而就是这样一支拼凑起来的部队，却成功粉碎了政府军援军的突击。当时在伊势坂的萨摩军指挥官贵岛清、中岛健彦将赶来增援的零散士兵全都组织起来。并亲自拔刀冲在最前，激励士气。萨摩军一鼓作气。成功击败了政府军。《征西战记稿》对此战有详细描述：
“贼之援兵自大阪来此者，既有千余人，皆其精锐。或曰贼将贵岛清，驱天原、安娱、蘅屏山之散兵返斗，贼势再振。贼更以别队突入伊势坂与雉苜站中间，欲横截我军。于是在伊势坂之川崎上尉以其第三联队之一中队（第三大队第二中队），川田、上田两警部以其拔刀队反顾击之。在雉苜之第十联队之一中队（第三大队第三中队）与第五旅团之兵自本道进，夹击之。贼死战不退。须臾贼再以大众急击我两军，更放别队，欲在其中间突入（蘅屏山之贼自我右翼之间道，天原本道之贼自杉路地方出雉苜之背后）。我军逆击扼之。贼势猖獗，我军遂败，为其所横断。于是伊势坂之军被孤立，输送路被阻。诸队未进午餐，寻弹药亦将尽。今井中佐、与津田、津野两少佐议曰：‘今先乘弹药未尽，速破背后之敌，与雉苜之军汇合后，复进此地。’乃勒诸队递次退却（拔刀队正午还雉苜町，当东北杉路口之贼，午后六时却之）。贼连连横击，其距离不过十五、六米。我军冒突直过，亦不遑虑遮蔽，死伤极多，仅得退雉苜。时午后五时。”
在伊势坂一战中，政府军面对萨摩军的猛攻，虽然竭力奋战，但最终仍不免于失败，未能阻止其向纵深进一步发展。当日政府军总计战死了2600人以上，是整个战争中死伤最重的一天，其中在伊势坂一带弃尸即达1325具。而政府军仅杀死了萨摩军数百人，因而萨摩军将此战称为“伊势坂大捷”。
伊势坂的失守，基本决定了政府军的败局。这之后，虽然政府军为扭转局势，仍拼命与萨摩军作战，但失去了天险，人力、物力都处于劣势的政府军再也无法阻止萨摩军进攻。之后虽然政府军取得了一些局部的胜利，但不足以掩饰整个战役的失败。
这里值得奇怪的是，政府军坚守了17天的伊势坂，为何会在短短4个小时之内就轻易陷落了呢？对此，人们提出了多种解释。其中有人认为7月9日，萨摩军的迂回部队在海军的掩护下，在政府军后方登陆，导致了政府军整体局势的严重恶化，引发了伊势坂的失守。然而与登陆部队作战的政府军主要是最后一批登陆的守备部队，并未抽调伊势坂前线的部队，而且萨摩军在背后登陆，虽然对战局有着深远的影响，但是人数过少（仅有1000余人），当时这个冲击尚未波及到伊势坂前线，因而这个解释，并不十分合理。导致伊势坂失守的主要原因还是在于政府军缺乏人力、物力。首先在人力方面，伊势坂会战中双方死伤均十分惨重，然而相对于萨摩军的补充能力，海路被切断的政府军得到的补充极为有限。因而前线的部队越打越少。用来换防的也多是在当地强征平民组成的部队。在战斗力上比起以受过训练的平民兵为主干的政府军来说。是远远逊色的。在物力方面，政府军极端缺乏弹药，甚至到了征收民间铜铁器、捡萨摩军丢弃的步枪和子弹的地步（其实萨摩军所用的法式格拉斯步枪的性能要远优于政府军所配备的施耐德步枪，因而政府军士兵只要有机会，就会尽可能的收集敌军的枪械和弹药，在已方弹药不足的情况下，多得到一些敌人的弹药，就多一分活命的机会）。而政府军和萨摩军一样组织拔刀队。也并不全是武士道精神的发挥，更多的是受制于弹药缺乏，不得不采取白刃战。因而无论是在兵力上、还是火力上，政府军都远远逊色于当面的萨摩军，所以失败是难以避免的。更加直接的因素则是，在萨摩军主要进攻方向的安娱口，7日以后备部队替换了一直防守此处的前敌部队，而这些后备部队是在5日才新组织强征的当地平民完成简单的训练后赶到战场的，因此对战斗显得十分生疏。而萨摩军又恰巧将主攻方向放在这里，因此一击得手。而萨摩军方面获胜的原因。除了人力物力处于绝对优势之外，林逸青为10日总攻击做出的大胆计划更是短时间之内突破政府军防线的重要因素。该计划大胆的将部队部署到政府军中央阵地前沿。完全出乎政府军的意料，加之集中了优势兵力，行动坚决，因而一击得手。不过，这个计划也有着非常冒险的一方面。将突击部队部署在溪谷当中，一旦被政府军发现，则将会面临当面以及侧面伊势山上政府军的夹击，尤其是伊势坂方向的政府军可以居高临下，打击谷地中萨摩军的侧面。如果是这样，密集部署在谷地中的萨摩军纵队，恐怕将遭受严重伤亡。然而政府军既没有派出哨兵警戒，也没有布置任何示警装置（比如绊发的装有石块的铁盒），因此未能及早发现萨摩军的动向。否则，萨摩军虽然倚仗绝对优势，肯定可以获胜，但恐怕还要再付出更大的代价和更多的时间。
在6月23日至7月11日的“伊势坂会战”中，萨摩军先后投入了22000人，其中战死3766人，伤5347人，合计9113人；而政府军投入了19000人，战死6200人，伤5100人，合计11300人。双方的损失都很大，萨摩军损失兵力接近投入兵力的四成多，政府军兵力损失则接近了全部兵力的60%，这个战损比是非常可怕的。而双方作战消耗的物资也十分惊人，萨摩军平均每天要消耗10万发子弹，炮弹1500发以上；而政府军每日消耗的弹药也有8万发。可以说无论对哪一方而言，伊势坂都是一座铁与血的炼狱。
伊势坂会战结束后，“冲背军”仅剩7000余人，已成惊弓之鸟，再无战心，萨摩军大有将政府军残部一举消灭或赶下海之势，但就在这时，萨摩军却莫明其妙的停止了进攻。
在萨摩军停止进攻之后，“冲背军”残部得到了难得的喘息之机，儿玉源太郎仔细研究了政府军目前的处境，向曾我佑准建议趁萨摩军未能阻断通向名古屋的道路之际，立刻轻装北上，疾进突围。曾我佑准接受了儿玉源太郎的建议，以小警视田边良显的警察队为先导，丢弃了火炮车辆，连夜急行军北上，向名古屋方向奔逃。
由于事发仓促，一些部队准备不足，一路上有很多人迷路掉队，所幸未遭到萨摩军的追击，“冲背军”残部约6000余人成功逃到了名古屋，和那里的政府军会合。而迷路掉队的1000余人被迫退回津松阪港，与留在那里的伤员一道乘民船渡海，逃到了渥美半岛，进入静冈县境内。
对于萨摩军在全胜的态势下居然放跑了政府军残部，后世的人们曾对此大惑不解，一些历史研究者认为这是很正常的，因为在伊势坂会战结束后，萨摩军尽管取得了重大胜利，但自身伤亡也很严重，并且消耗了大量的弹药，是以无力截击战败的政府军残部，得以让政府军逃脱。
对于这种观点。一些人提出了反驳意见：萨摩军在伊势坂战役后。虽然伤亡很大。但兵力占有绝对优势，而且得到了支援和补充，又有海军的支援，加之大胜之下，士气空前高昂，一举歼灭政府军残部绝对没有问题，之所以放跑了政府军，乃是萨摩军有意而为之。
萨摩军之所以为此。乃是因为其主帅西乡隆盛的缘故。
由于战况激烈，西乡隆盛虽然只是个橡皮图章，也不能再坐视不问，是以亲自到前线查看，结果战场上的残酷景象让他感到极为震惊，虽然西乡隆盛经历过戊辰战争，但战事的惨烈还是出乎他的想象。尽管伊势坂会战结束，萨摩军大胜，但出于爱惜将士的性命，他以“保存战力。将士需要休息”为名，下达了停止作战的命令。放跑了政府军残部。
之所以放跑政府军这7000余人的残部，西乡隆盛也有他自己的考虑：西南战争打响到现在，不但萨摩军和政府军都遭受了极大的伤亡，日本平民的生命财产也损失巨大，西乡隆盛起兵时打着“新政厚德”的旗号，而如此残酷可怕的杀戮是有违他的初衷的，是以他才决定在战役已然胜利的情况下，放跑这些政府军的残部。这一点不难从西乡隆盛在伊势坂战役结束后向明治天皇上的表章的内容当中看出，在表章中，西乡隆盛这样说道：“……自举义以来，几多帝国忠勇武士，死于兄弟阋墙之惨剧中，平民之罹兵火，种种惨状，亦难尽述，故为新政厚德，保护生民起见，先行止军，……盼圣上早做决断，以安天下亿兆……”
此外，西乡隆心里很清楚，战争的进一步扩大，不但对交战双方都没有好处，也极大的削弱了日本的国力，是以在递送表章的同时，西乡隆盛不顾林逸青和桐野利秋提出的“以海军护送陆军一万人，直捣东京湾”的作战计划，下令“止兵安民”，满足于占有日本西南半壁22县的疆域，坐等同东京明治政府的谈判，结果给了明治政府以喘息之机，使明治政府在东北地区23县及北海道全民动员的同时，借兵外国，最终击败了他。
由于西乡隆盛在日本民众当中甚有德望，是以西乡隆盛本人下令止兵的说法曾风行一时，获得了很多日本学者的赞同，学者们在赞叹西乡隆盛的仁爱心怀之际，也为他的良苦用心没有取得应有的效果而感到痛心。
尽管这种说法为很多人接受，但仍有不少学者提出了另外的意见，即西乡隆盛并没有下达放跑政府军残部的命令，而是时任萨摩军参谋总长的林逸青在伊势坂战役得胜之后，恰逢妻子何韵晴在军中为他生产下一个女儿，他心忧妻女安危，在战役还没有完全结束之时便急急忙忙的返回大阪，之后的作战计划是由传令兵送于前线诸将手中，但因为阴雨连绵道路泥泞难行的关系，写有作战命令的书信在传递过程当中不慎被雨水冲毁或丢失，前线之萨摩军将士未得命令，无法采取行动，是以让政府军残部逃脱。
另外还有一种说法，则是林逸青和他的日本岳父桐野利秋商议后，故意停止军事行动，放跑了政府军残部。林逸青已经清楚的知道，政府军经此大败之后，已然士气全无，再行过多之杀戮，不但与西乡隆盛起兵的口号“新政厚德”相背，而且会坚定对方拼死抵抗到底的决心，是以故意放跑了政府军残部，他的打算是让这些政府军的残兵败将逃回后，将恐慌的情绪散布到政府军当中，扰乱明治政府保有的东北地区的军心，达到不战而胜的目的。后来发生的事表明林逸青的设想取得了很大的成功：政府军败兵将萨摩军“不可战胜”的情形广为传播，政府军的军心因此大乱，在“冲背军”发起敌后登陆作战的时候，正面方向的政府军主力30000人曾发起过配合攻击，同京都的萨摩军激战多日，但“冲背军”败报传来之后，政府军的攻势顿时瓦解了，全军纷纷后退，之前取得的少许战果全部化为乌有，结果萨摩军西乡小兵卫所部乘机追击，斩杀政府军官兵近2000余人，进逼至岐阜城下，后因孤军深入，担心后路被断而退回京都。经此战后，政府军已然丧失了作战意志，山县有朋虽再命颇有军事才能的大山岩为前线主将，大量引入德国顾问帮助指挥作战，但部队犹豫不前，逃亡者日益增多，山县有朋虽对逃亡者处以严刑峻法，但仍然无法制止。