面对愈战愈强的义军，当地日本警方已是无能为力，于是就从其它地区抽调兵力，等待时机进攻。到了8月4日夜，抵达噍吧哖的日警已有200余人，此外附近糖厂还有近20名后卫队。继之，又调来两个分队的正规军，这群数百人的日军集结后，气势汹汹地扑向义军基地。不料进山后不久即晕头转向，一下进入了义军的埋伏圈中。经过一番激战，日军丢下了几十具尸体，其余狼狈逃出重围。战败的消息传到台南，台南当局大为光火，急忙又重新调集了人马，这次除大批军警外，还调来4个步兵中队，1个山炮中队，合编为1个纵队，自蕃薯寮、六甲等地，向义军发起攻击。此时，义军正集中力量攻击噍吧哖，百余日警节节败退，沿途又遭到伏击，早已死伤累累。正当义军得胜之后聚集于虎尾山时，日军正规部队突然包围了虎尾山，以巨炮自高地向义军猛轰，义军只有旧炮两门，且以铁片和石子代替炮弹，射程仅200米，其余武器除少数步枪外，只有刀、枪、棍之类，以此武器与装备精良的日军正规军作战，胜负已不难预测。在日军的重炮猛烈轰击下，义军伤亡惨重。6日傍晚，余清芳下令放弃阵地，此时能撤出山谷的只有200余人了。日军一着得势，乘胜追击，8月15日夜，已摆脱了日军追击的余清芳不幸被汉奸出卖而被俘。
　　
　　灭绝人性的大屠杀
　　
　　当初战事激烈之际，附近的居民除加入余清芳部队外，其余均逃往外地了，此时日军完成了镇压任务，战事刚定，即出了一份安民告示，曰回来的居民即可免死。消息传开后，外逃的居民纷纷扶老携幼返回原居，谁也想不到这竟是凶残的日军诱“敌”之计。等到大批居民回到住地后，日军开始选择居民中身体健壮者，令他们挖掘壕沟。事毕，又强令这些人面壕而立，正当众人莫名其妙之际，突然机关枪声骤响，所有挖沟者无一幸免地惨死沟中。接着大批日军出动，在噍吧哖方圆20里的广阔地面开始了一场灭绝人性的大屠杀。老人、孩子均不能幸免，遇妇女则先奸后杀。一时尸横遍野，血流成渠，单是这一地区，被杀者就近万人；而其他株连者尚未计在内。事后据有关统计，总计此役死难者达1.2万多人。
　　日本台湾总督安东得到余清芳被捕的消息，不由大喜。他下令在台南设立临时法庭，所列被告计达1957名，这是世界上最大的“刑案”。余清芳866人被处死刑，700多人被判有期徒刑，不起诉者300多人，另一义军主要将领罗俊等8人则被判绞刑。
　　义军剩下的残部，在余清芳副手江定的带领下，继续坚持斗争，直到翌年（1916）5月，不幸中了日军的诱降之计，全部遭到秘密杀害。这场壮烈的抗日斗争虽然失败了，但烈士们的鲜血教育了活着的台胞，他们更加认清了日军的狰狞面目，反抗意志更为坚定。此后的抗日活动，不绝为缕。抗日志士除在当地展开斗争外，并相继回大陆参加了抗日斗争的队伍，终于迎来了抗日战争的伟大胜利。余清芳义军的血没有白流。