Тактическая цель рейда была выполнена: красное командование, опасаясь новых ударов вырвавшихся вперед передовых бригад и окружения, начало отводить войска к Уральску. Однако казаки, увлеченные дележом и учетом трофеев, не сумели надежно блокировать местность и предотвратить просачивание небольших групп и отдельных красноармейцев и командиров к главным силам дивизии, которые, пусть и с опозданием, оповестили соратников Чапаева, а затем и вышестоящие штабы о тяжелом поражении и возможной гибели Чапаева.
Участь многих красноармейцев и командиров, оказавшихся 5 сентября в Лбищенске, была трагичной. Разъяренные казаки дали волю стремлению отомстить. Назначенного вместо Фурманова нового комиссара дивизии Павла Батурина, пытавшегося укрыться в одном из домов и выданного хозяйкой, казаки буквально изрубили на куски, стремясь доставить жертве наибольшие мучения. Пытки и мучительная смерть ждали и многих других политработников. Офицеры, особенно в разгар боя, не могли (а может быть, и не хотели) сдерживать солдат и казаков. После боя пленных водили по улицам. Если жители указывали на кого-нибудь как на грабителя или насильника, жертву на месте рубили шашками. Едва приглушенная жестокость войны между чапаевцами и казаками полыхнула пламенем бессмысленной и беспощадной мести.
Оказавшийся в Лбищенске вскоре после разгрома штаба 25-й дивизии офицер Уральской армии Борис Киров вспоминал: «Когда мы обыскивали двор, мы увидели, что из одного окна выскочил человек и скоростью, которую может придать только смертельный страх, пустился бежать вдоль улицы к Уралу. Конечно, его сейчас же поймали, это был красный. Допрашивать его было некогда, его просто вывели на зады двора, приказали снять хорошее обмундирование и расстреляли». Оставшихся в живых ждала незавидная участь: после избиения и издевательств их заставляли снимать новое обмундирование и «переодевали» в казачьи обноски.
Но захватить в плен Чапаева казакам не удалось. Бывший казачий офицер Павел Фадеев в воспоминаниях «Бои на Уральском фронте» писал, что пленение Чапаева было поручено взводу 1-й сотни 1-го полка под командованием подхорунжего Белоножкина, с которым шел красноармеец-перебежчик, вызвавшийся стать проводником. Взводу было приказано быстро выдвинуться к месту квартирования Чапаева, не ввязываясь в бой. Однако дом, где жил Чапаев, не был полностью оцеплен. Стоявший рядом с домом Белоножкин увидел лошадь, которую держал за повод неизвестный, скрывавшийся в доме. Когда хорунжий выстрелил, лошадь испуганно дернулась и вытащила своего коновода из дома. Казаки бросились на него и не заметили, как из дома с другой стороны выскочил «чисто одетый» человек. Белоножкин не смог немедленно броситься на убегавшего, которого сразу приняли за Чапаева, а затем нагнать отстреливавшегося начдива.
Чапаеву удалось уйти от преследователей и собрать небольшую группу бойцов, которая некоторое время отражала атаки белых, но казаки подтянули орудия, которые подавили пулеметный огонь чапаевцев и заставили их вместе с раненым командиром отступить к берегу Урала. Что происходило с Чапаевым и его немногочисленными соратниками дальше, сейчас установить вряд ли возможно. Кинематографический вариант с прикрывавшим начдива Петькой не соответствует действительности.
Версии других бойцов и командиров 25-й дивизии и ее штаба, а также мирных жителей и участников боя со стороны белых противоречивы. Одни утверждают, что Чапаев действительно погиб от пуль врага, переплывая (возможно, в сопровождении нескольких красноармейцев) Урал. По рассказам избежавших плена командиров чапаевской дивизии, некоторые казаки хвастались, что лично уничтожили легендарного начдива, но не могли это подтвердить, хотя даже за мертвого Чапаева была обещана награда.
Фурманов вспоминал, насколько неожиданным и гнетущим оказалось сообщение о лбищенском разгроме:
«Мы сидели у Полярного в кабинете… Подошло как-то к разговору коснуться 25-й дивизии.
— А вы слышали, — обратился ко мне Полярный, — в Двадцать пятой дивизии огромное несчастье: казаки вырубили весь штаб.
— Как вырубили, где?
— Ночью наскочили на Лбищенск, куда из Бударина переехал штаб, застигли всех врасплох и порубили. Там же был и Чапаев, про него слышно тоже неладно: будто бы во время бегства на бухарскую сторону вместе с некоторыми телеграфистами он был тяжело ранен и брошен в пути, ибо казаки преследовали по пятам…