На заключительном этапе сражения за Саракамыш, до начала очередного наступления турок, Пржевальский успел по-новому построить оборону города, особое внимание обратив на фланги. Именно туда 16 декабря противник и стал наносить сильные удары. Вскоре геройски погиб защищавший вокзал командир 1-го Запорожского полка полковник Кравченко. Русские части вынуждены были медленно отступать, и противник начал занимать окраины города, захватил казармы 156-го полка, а затем и сам вокзал. Создалась критическая ситуация. Пржевальский уже израсходовал все свои небольшие резервы, оставались только две сотни его 6-го пластунского батальона.
Вечером 16 декабря повсюду шли уже штыковые бои, боеприпасов почти не оставалось. В это время Пржевальский получает донесение, что левый фланг прорван турками, и он бросает туда две свои последние сотни. Командовал ими полковник Термен. Он приказал идти в атаку без выстрелов, и казаки дрались штыками уже в темноте. Турки не выдержали и бежали. Ободренные этим известием и на правом фланге русские перешли в контратаку, вернули вокзал и высоты над ним.
Наконец наступил перелом. Турки прекратили атаки на Саракамыш, но ненадолго. 17-го декабря они снова атаковали, теперь уже в центре русской обороны, но все их четыре атаки были отбиты. Положение Пржевальского становилось все устойчивей, но связи у него ни с кем не было. Единственная радиостанция получила повреждение еще 12 декабря, и ее смогли восстановить только 17-го. Сразу же Юденич послал в Тифлис сообщение о действительном положении дел в войсках, о том, что создалась такая обстановка, при которой турки больше не могут наступать и уже можно разрабатывать свою наступательную операцию. Когда ему сообщили, что из под Варшавы снята и перебрасывается на Кавказ кавалерийская дивизия, он заявил, что кавалерии «работы нет», и отказался от нее. Он прекрасно понимал, что в тех условиях кавалерию можно было напрасно погубить.
Свое наступление Юденич и Пржевальский начали 19 декабря. Вскоре полковник Букретов вернул Бардусский перевал, а на следующий день продолжил наступление и, заняв все дороги, отрезал основные пути отступления турецким войскам. Из частей были выделены лучшие стрелки, метким огнем они не подпускали противника к перевалу. Энвер-паша понял, что проиграл сражение за Саракамыш, рассчитывая взять его обходом справа своими 9-м и 10-м корпусами. Он принял новый план — решил наступать с фронта свежими силами своего 11-го корпуса. Теперь уже и Берхман стал предлагать Юденичу помощь в отражении нового натиска турок, но тот посоветовал ему заняться теми их силами, которые остались на флангах Саракамыша. Генерал Берхман активно взялся за выполнение этой задачи. К этому времени около Саракамыша скопилось уже более 27 батальонов и 14 сотен русских войск. 21-го декабря они перешли в наступление на фланговые турецкие корпуса.
Погода не благоприятствовала наступлению. Сильно мешал туман. Прибывшие, наконец, артиллеристы ничего не видели, конница была вынуждена все время держаться возле пехоты, наступление шло вяло. 22-го началась небывалая даже для этих мест метель, но наступление русских войск продолжалось. Юденич и Берхман справедливо рассудили, что противника, пока он деморализован, даже в этих условиях добить будет все же легче. И действительно, части 10-го турецкого корпуса начали сдаваться, хотя главные его силы все же вышли из-под удара. На левом фланге дела тоже пошли хорошо. В плен попал сам командир 9-го турецкого корпуса Исхан-паша со всем своим штабом, затем сдались и все части этого корпуса, три начальника дивизий и тоже со своими штабами. Богатой была и захваченная у турок добыча.
Атаки с фронта силами 11-го турецкого корпуса продолжались, но успеха они не имели. В многодневных боях, по 5 января включительно, русские войска спасли Кавказ. Измотанные тяжелым походом по снежным хребтам, голодные и полузамерзшие, турки не могли овладеть Саракамышем; отступление же, как всегда случается в подобных случаях, было равносильно гибели. Отброшенные турецкие части по преимуществу рассеялись; большинство замерзли в занесенных снегом балках и оврагах, остальные были взяты в плен. В одном только районе Сарыкамыша за эту зиму было обнаружено свыше 30000 замерзших турецких трупов.
Когда в Саракамыш из Карса стали возвращаться спешно эвакуировавшиеся туда по приказу Мышляевского тыловые части и госпитали, то при приближении к городу из окон поезда им представились страшные последствия, разыгравшегося здесь накануне сражения. Вот как об этом пишет Х.Д. Семина: