李延平、王光宇率领下，摆脱前堵后追的敌人，隐蔽于小山子附近的密林中，准备与抗日联军第10军打通联系，坚持在五常开展游击活动。但是，这时第10军处境也十分困难。当第10军得知第2路军西征部队袭击楼山镇的消息时，军长汪雅臣曾率部北上，准备去苇河接应第4、第5军西征部队，进到小山子，不意遭敌阻击，汪雅臣身负重伤，只得撤回五常九十五顶子山后方基地。之后，日伪军封锁更加严密，第10军被围困在深山密林之中，无法出山活动。第4军西征部队欲与第10军会合，在五常开展游击活动的计划未能实现。9月下旬，第4军西证部队遭日伪军包围。战斗中，部队被冲散，60余人被俘，第4军第1师师长曲成山叛变投敌。11月20日，军长李延平被叛徒杀害。年底，副军长王光宇牺牲，部队失散。

    第5军西怔部队与第4军分兵活动后，向舒兰挺进。夜间过牤牛河时，与敌遭遇，战斗中，第1、第2师失掉联系，第1师遭强敌追击，活动艰难，遂决定突围东返牡丹江地区。10月上旬，在牡丹江支流乌斯浑河岸边与日伪军“讨伐”队遭遇。随该师行动的第4、第5军军部妇女团8名汉族、朝鲜族女战上，为掩护部队突围，与敌激战，直至弹尽，毅然跳人乌斯浑河激流之中，为中华民族的解放事业献出了宝贵的生命。11月初，第1师余部到达刁翎第5军后方基地。第5军第2师余部冲破敌人包围，由五常东返宁安，几经辗转，方与第2军第5师会台，转战于额穆，敦化一带，继续与敌人进行英勇的斗争。

    东北抗日联军第2路军第4、第5军主力西征，历时5个多月，打乱了日伪军重点“围剿”松花江下游地区抗日联军部队的计划，分散和牵制了日伪军的兵力。但是，由于敌我力量悬殊，西征部队经常遭到日伪军的围追堵截，西证目标五常、舒兰地区被日伪军严密控制，得不到群众的有力支持，加之西证部队缺乏坚强统一的领导，故西证行动未能达到恢复哈东旧区和打通与东南满抗日联军第1路军联系的目的。抗日联军第4，第5军部队受到严重损失，其中，第4军主力损失三分之二以上，第5军主力损失三分之一以上。