В 15.05 опять подверглась бомбардировке военная база Вазиани, на которой происходил сбор резервистов, имелись разрушения и небольшие потери среди резервистов. В 16.30 два российских фронтовых бомбардировщика Су-24М нанесли удар по главной авиабазе Грузии – Марнеули, уничтожив три легких транспортных самолета Ан-2 грузинских ВВС. В 17.00 удар по ней повторила пара Су-25, а в 17.35 – тройка Су-24М. Бомбардировке подвергся также аэродром Болниси. Около 18 часов российские ВВС потеряли первый самолет. Над Зарской дорогой в районе сосредоточения российских войск и южноосетинских сил ополченцами по ошибке был сбит штурмовик Су-25 подполковника Олега Теребунского из 368-го штурмового авиационного полка из Буденновска. Российскому пилоту удалось успешно катапультироваться.
К 17 часам на грузинскую временную вертолетную площадку в районе Каспи прибыли еще три боевых вертолета Ми-24 ВВС Грузии с авиабазы в Сенаки. Это довело грузинскую вертолетную группу там до внушительной численности в шесть вертолетов Ми-24. Но использование вертолетов было затруднено господством в воздухе российских истребителей. Поэтому 8 августа грузинское командование так и не решилось использовать свои Ми-24.
К 18 часам закончились переброска в зону конфликта по железной дороге и сосредоточение на исходных позиция основных сил свежей грузинской 2-й пехотной бригады. Она стала готовиться к атаке в направлении оставленного 4-й пехотной бригадой села Хетагурово. К этому времени в операции против Южной Осетии оказались задействованы практически вся армия Грузии, кроме части 1-й и 5-й бригад, и значительная часть внутренних войск.
После того как стали очевидны неудача штурма Цхинвала и переброска в зону конфликта Российской армии, началось отступление грузинских сил из сел анклава к северу от Цхинвала. Вместе с жителями его покинули военнослужащие грузинского миротворческого батальона из состава 1-й пехотной бригады, полиция и вооруженные формирования грузинского правительства Южной Осетии. К вечеру села Большого Лиахвского ущелья оказались почти полностью оставлены грузинскими вооруженными силами.
Около 18 часов грузинские армейские подразделения с несколькими танками отдельного танкового батальона снова попытались из района Земо-Никози войти на южную окраину Цхинвала в так называемом районе Шанхай. Но на подходе к окраинам города попали под мощный артиллерийско-минометный обстрел российских войск и огонь осетинского ополчения. В результате они не сумели продвинуться вперед и к 19 часам отошли обратно на позиции в Земо-Никози.
Воспользовавшись затишьем, около 19 часов из блокированного южного лагеря российских миротворцев при посредничестве ОБСЕ была выпущена санитарная машина с двадцатью четырьмя миротворцами, имевшими тяжелые и средние ранения. Эвакуация была осуществлена на единственном оставшемся исправным после обстрела автопарка бронированном грузовике «Урал». После проведения переговоров с блокирующими миротворческий лагерь грузинскими подразделениями машина была выпущена из него. На выезде из лагеря она подверглась минометному обстрелу с грузинской стороны, но сумела прорваться из города на объездную Зарскую дорогу, где была встречена передовыми подразделениями 135-го мотострелкового полка.
К 22 часам вечера город оказался полностью очищен от грузинских войск и находился под контролем осетинского ополчения. После отступления грузинских сил из Тбета и Хетагурово объездная Зарская дорога оказалась разблокирована. Вечером по ней в оставленное грузинскими войсками Хетагурово вошел передовой российский отряд из нескольких танков Т-72Б 141-го отдельного танкового батальона 19-й мотострелковой дивизии и разведывательной роты из состава 135-го мотострелкового полка.
К исходу суток 8 августа стало очевидно, что грузинское наступление на Южную Осетию захлебнулось. На центральном участке грузинские вооруженные силы вынуждены были отступить из Цхинвала и занять позиции в приграничных селах на территории Грузии. К востоку от города грузинские подразделения отошли обратно к Эредви и Приси, оставив большинство занятых утром и днем позиций. К западу от Цхинвала, в Знаурском районе, 43-му легкому пехотному батальону удалось углубиться на несколько километров до Знаура, но сам районный центр ему занять не удалось. На западной границе республики незначительным грузинским силам, действовавшим там, не удалось сколь-нибудь существенно продвинуться. Успеха грузины достигли лишь в отдаленном Ленингорском районе, где практически не было осетинских сил.