На исход боя в этом районе решающее влияние оказал смелый маневр 4-й кавалерийской дивизии. Городовиков к утру 26 декабря вывел свою дивизию в район Михайловка, Ореховка и тем самым создал угрозу правому флангу и тылу бахмутской группировки белых, наступавшей против 11-й кавалерийской и 9-й стрелковой дивизий. Вклинившись глубоко в расположение белых и разорвав их фронт на две части, 4-я дивизия создала реальную угрозу окружения белых. Поэтому противник 26 декабря начал поспешный отход на юг. При отходе части 2-й пехотной дивизии белых попали в районе Брянцевки под фланговый удар 2-й кавбригады 4-й дивизии, и в результате его Черноморский полк пехотной дивизии белых, насчитывавший полторы тысячи штыков, был почти полностью уничтожен. Остатки 2-й пехотной дивизии деникинцев в панике бежали на Никитовку. Туда же под ударами 11-й кавалерийской дивизии отступили Кубанская и Терская казачьи дивизии корпуса генерала Шкуро. Преследуя противника, 11-я кавалерийская дивизия в 10 часов 27 декабря овладела Бахмутом, выбив из города вместе с отступавшими частями белых и находившуюся там Марковскую офицерскую пехотную дивизию.
Части 9-й стрелковой дивизии вышли к этому времени в район Покровского.
12-я стрелковая дивизия 25 и 26 декабря вела упорные бои, настойчиво продвигаясь с помощью бронепоездов в направлении Попасной. Опрокинув на своем пути части 2-го Кубанского корпуса, дивизия к вечеру 26 декабря вышла в район Попасная, Калиново-Попасная, Дмитриевка. В то же время 6-я кавалерийская дивизия отбросила 4-й Донской конный корпус белых и достигла линии Криничная, Хорошее.
К 27 декабря Первая Конная армия, выиграв сражение в северной части Донецкого бассейна, прочно овладела рубежом Бахмут - Попасная, первым рубежом сопротивления белых в Донбассе.
Потерпев поражение на линии Бахмут - Попасная, деникинцы пытались организовать сопротивление на железнодорожной линии Горловка - Дебальцево. Перегруппировав свои силы, белые готовили контрудар против левого фланга Конармии, войска которой к этому времени вышли на линию Луганское Екатериновка - Степановка - Лозовка.
Реввоенсовет Первой Конной армии решил нанести одновременный удар по станциям Горловка и Дебальцево. В соответствии с этим решением были поставлены задачи: 11-й кавалерийской дивизии с бронепоездами - 29 декабря овладеть Горловкой, в дальнейшем наступать на Иловайскую; 9-й и 12-й стрелковым дивизиям - решительными и быстрыми действиями овладеть Дебальцево и в дальнейшем развивать наступление в направлении Иловайской; 6-й кавалерийской дивизии - ускорить наступление в южном направлении, охватывая белых в районе Дебальцево с востока; 4-й кавалерийской дивизии - выдвинуться в район Ново-Павловка (Вознесенское) и находиться в армейском резерве.
Охватывающее движение 6-й дивизии с востока и решительное наступление стрелковых частей с фронта быстро решили участь Дебальцево. 29 декабря белые были выбиты оттуда.
Успешные действия в направлении Дебальцева быстро сказались и на развитии наступления в направлении станции Горловки. 11-я кавалерийская дивизия с частями 9-й стрелковой дивизии, сломив сопротивление белогвардейцев, 30 декабря овладела Горловкой и Никитовкой.
Несмотря на усталость и плохую погоду, дивизии ударной группы продолжали развивать успех. 31 декабря 6-я кавалерийская дивизия вышла в район Алексееве, отрезав путь отступления Марковской офицерской пехотной дивизии. В результате ожесточенного боя три марковских полка были почти полностью разгромлены.
11-я кавалерийская и 9-я стрелковая дивизии при поддержке бронепоездов развивали наступление от Горловки и к 1 января 1920 года овладели станцией Иловайской и районом Амвросиевки. При этом была наголову разбита Черкасская Дивизия белых.
Остатки разгромленной группы белогвардейцев бежали частью в юго-западном, частью в юго-восточном направлении.
Таким образом, очередная попытка белых задержать стремительное наступление Первой Конной армии в Донбассе потерпела полный провал. К 1 января 1920 года Донбасс был полностью освобожден от деникинцев.
В боях за Донбасс Конармия совместно с приданными ей стрелковыми дивизиями нанесла противнику большие потери. Лишь с 25 по 31 декабря белые потеряли убитыми около трех тысяч и пленными пять тысяч человек. Было захвачено двадцать четыре орудия, сто семьдесят пулеметов, не менее десяти тысяч снарядов, около полмиллиона патронов, пять бронепоездов, полторы тысячи лошадей с седлами и много различного военного имущества.
Победа в Донбассе имела огромное политическое, экономическое и оперативно-стратегическое значение. Советская республика получила пролетарский Донбасс с его революционным рабочим населением и мощным источником топлива, в котором тогда ощущалась острейшая нужда. Для Конной армии, действовавшей в стыке Донской и Добровольческой армий белых, открылся кратчайший путь для наступления на Ростов, Таганрог с целью окончательного осуществления стратегического плана по разъединению деникинского фронта на две части.