Отступление, продолжавшееся в течение двух последующих дней, 29 и 30 августа, было мучительным и ужасным, сущей катастрофой. Два корпуса центра, которые сражались дольше и лучше всех, продвинувшись дальше всех, отступали последними, имея меньше всего шансов оторваться от противника, и почти полностью угодили в ловушку предпринятого немцами охвата. Корпус генерала Клюева всё ещё наступал, когда Белов прорвался справа от него через образовавшийся у Алленштейна разрыв и завершил обход русского центра. Корпуса Клюева и Мартоса безнадёжно бились в лесах и среди болот, совершая бесплодные марши и напрасные манёвры в попытках перегруппироваться и организовать оборону, в то время как германское кольцо смыкалось всё плотнее. В болотистой местности с редкими насыпными дорогами немцы на каждом перекрёстке установили кордоны с пулемётами. Последние четыре дня солдаты корпуса Мартоса просто голодали. За последние сорок часов своего существования корпус Клюева прошёл сорок две мили вообще без всякого довольствия; лошади были непоены и некормлены.
Двадцать девятого августа генерал Мартос и несколько членов его штаба с охраной из пяти казаков пытались выбраться из леса. Повсюду стреляли. Генерал-майор Мачуговский, начальник штаба Мартоса, был убит пулемётной очередью. Постепенно погибли почти все, и кроме генерала в живых остались лишь один штабной офицер и два казака. Так как походный ранец был у адъютанта, а тот теперь пропал без вести, то Мартос с самого утра не ел, не пил и не курил. Одна из обессилевших лошадей пала, остальных вели в поводу. Наступила ночь. Путники пытались ориентироваться по звёздам, но небо было скрыто облаками. Послышался шум приближавшихся солдат, и беглецы решили, что это свои, так как лошади тянули в том направлении. Неожиданно вспыхнул германский прожектор и стал шарить по лесу, нащупывая их. Мартос пытался ускакать, но лошадь под ним убили. Он упал, и его схватили германские солдаты.
Потом в «грязной маленькой гостинице» в Остероде, куда был доставлен пленный Мартос, появился Людендорф и, говоря на чистом русском языке, насмехался над побеждёнными и хвалился, что теперь русская граница открыта для вторжения. Затем вошёл Гинденбург и, «увидя меня взволнованным, долго жал мне руки, прося успокоиться». На плохом русском языке с сильным акцентом он обещал вернуть Мартосу саблю и затем, поклонившись, сказал: «Я желаю вам более счастливых дней».
В лесах к северу от Нейденбурга остатки корпуса Мартоса были уничтожены или взяты в плен. Из XV корпуса только одному офицеру удалось вернуться в Россию. Милях в десяти к востоку от Нейденбурга остатки XIII корпуса генерала Клюева, которого тоже взяли в плен, заняли круговую оборону. С четырьмя орудиями, захваченными в лесу у немцев, они отбивались от врага всю ночь 30 августа, пока хватило снарядов и патронов и большинство не было убито.
Последнюю русскую атаку в тот день с большой отвагой провёл генерал Сирелиус, занявший место смещённого командира I корпуса генерала Артамонова. Собрав разрозненные полки и части артиллерии, не участвовавшие в сражении, что составило в общей сложности примерно дивизию, он, предприняв наступление, прорвал позиции Франсуа и снова взял Нейденбург. Но было слишком поздно и город удержать не удалось. Это последнее действие 2‑й русской армии было осуществлено без ведома и не по приказу генерала Самсонова, так как он был мёртв.
Ночью 29 августа он, также как и Мартос, попал в окружение в другой части леса. Проехав через лес, примыкавший к железной дороге, он и его спутники достигли Вилленбурга, находившегося всего в семи милях от русской границы, но немцы прибыли туда раньше них. Генерал и его группа дождались в лесу наступления темноты и затем, поскольку верхом по вязкому болоту было не проехать, двинулись пешком. Спички кончились, и поэтому они не могли сверить свой путь по компасу. Брели в темноте, взявшись за руки, чтобы не потеряться. Самсонов, страдавший от астмы, заметно слабел. Он всё повторял Постовскому, своему начальнику штаба: «Царь доверился мне. Как я встречусь с ним после такого разгрома?» Пройдя шесть миль, отряд остановился на отдых. В час ночи Самсонов отполз под сосны, где было темнее. В тишине ночи щёлкнул выстрел. Постовский сразу же понял, что это значило. Ещё раньше Самсонов сказал ему о своём намерении совершить самоубийство, но Постовский думал, что отговорил его. Теперь он был уверен, что генерал мёртв. Офицеры штаба пытались найти тело в темноте, но не смогли. Они решили дождаться утра, но, когда небо стало светлеть, услышали приближавшихся немцев. Русским пришлось отказаться от поисков, они направились к границе, где встретили казачий патруль и в конце концов оказались в безопасности. Тело Самсонова было найдено немцами и похоронено в Вилленбурге, откуда в 1916 году благодаря помощи Красного Креста вдова Самсонова перевезла его для похорон в России.