На другой день после вступления Мюрата в город, арьергард его войска под командованием маршала Нея (около 3 000 человек) был потеснен отрядом полковника Сеславина. После этого русская кавалерия ворвалась в предместье. Однако, не имея пехоты, ей не удалось развить успех и пришлось отступить. Французская армия продолжила отступление к Ковно. Маршалу Нею было поручено прикрывать ее отход.
Возле Ковно Мюрат намеревался занять позицию для дальнейшего сопротивления. На рассвете 28 ноября (10 декабря) отряд генерал-майора Орлова-Денисова при поддержке казаков генерала Платова напал на войска Мюрата и захватил свыше 2 000 пленных, 2 знамя и 2 штандарта. В результате французы двинулись дальше и приготовились обороняться возле Понарской горы (7 километров к западу от Вильно). Ней расставил свои войска в несколько колонн (всего 4 000 человек), но после столкновений с казаками они отступили по направлению к Ковно, бросая обозы, артиллерию, раненых, больных, казну.
В тот же день российские войска с трех сторон атаковали Вильно, где еще оставались войска противника. Как оказалось, Остробрамские ворота города были забаррикадированы. Но когда егерские полки пошли в обход, противник оставил город.
Точные потери обеих сторон в боях под Вильно неизвестны. 28–29 ноября (10–11 декабря) только части императорской гвардии потеряли убитыми, ранеными и пропавшими без вести 20 офицеров и 4 хирурга (без учета потерь рядового состава). Российские войска захватили в городе все магазины и арсеналы (в том числе 41 орудие), взяли в плен 7 генералов, 242 штаб-офицера и свыше 14 000 солдат (из них 5 000 больных и раненых).
После Вильно и Ковно Ней и Мюрат продолжили отступление к реке Неман, разделявшей Россию с Пруссией и Варшавским герцогством.
14 декабря в Ковно остатки Великой армии в количестве 1 600 человек переправились через реку Неман в Варшавское герцогство, а затем двинулись в Пруссию. Позднее к ним присоединились остатки войск с других направлений. Клаузевиц так описывал последний этап войны: «Русские редко опережали французов, хотя и имели для этого много удобных случаев; когда же им и удавалось опередить противника, они всякий раз его выпускали; во всех боях французы оставались победителями; русские дали им возможность осуществить невозможное; но если мы подведем итог, то окажется, что французская армия перестала существовать, а вся кампания завершилась полным успехом русских за исключением того, что им не удалось взять в плен самого Наполеона и его ближайших сотрудников…»
Таким образом, Отечественная война 1812 года завершилась практически полным уничтожением вторгнувшейся в Российскую империю Великой армии Наполеона.