30日凌晨，起义军主力利用黎明前的黑暗，主动撤出战斗，退回揭阳。敌军也因伤亡过大，同时引退，未敢追击。然而，在起义军主力正同陈济棠部陷于苦战中时，黄绍竑部已绕道插入起义军后背，在30日突然沿韩江西岸向潮州发起袭击。起义军留守潮州的是第二十军第三师的教导团一部，约1000人，都是新参军、缺乏训练的学生，其中包括将近1/3的伤病员。此外还有第六团一个营的兵力来往潮汕之间协防。而来犯的敌军却有9000人之众，兵力悬殊。潮汕又无险可守。黄昏时，潮州失守。汕头原来就几乎没有防守兵力，也不得不在10月1日凌晨放弃。
潮州、汕头既已失守，揭阳也必不保，起义部队即从揭阳撤出，向海陆丰方向撤退。3日，起义军领导成员周恩来、李立三、恽代英、彭湃、张国焘、谭平山、贺龙、叶挺、刘伯承、聂荣臻、郭沫若等在流沙（今普宁市）召开了一次决策性的会议。郭沫若后来在回忆中说：“从汕头市夤夜撤退以后，到了流沙，在这儿已经停留了一天一夜了。在第三天的中午，终于等到了两位军事负责人贺龙和叶挺的到来。首脑都聚集在天后庙里一间细长的侧厅里开会，作着最后的决策。决策大体上已经是商定好了的，只是在征求贺与叶的同意。”“主要是恩来作报告，他是在发着疟疾的，脸色显得碧青。他首先把打了败仗的原因，简单地检讨了一下。”“把这些失败因素检讨了之后，接着又说到大体上已经决定了的善后的办法——武装人员尽可能收集整顿，向海陆丰撤退，今后要作长期的革命斗争。这工作已经做得略有头绪了。非武装人员愿留的留，不愿留的就地分散。已经物色了好些当地的农会会友做向导，分别向海口撤退，再分头赴香港或上海。”会议进行中，发现村外山头上有敌人，于是匆忙结束。
部队离开流沙后，因为大路已被敌军占据，只能排着长列，从乡间小路走。西南行大约五公里，经过莲花山。这是一个三面环山的小盆地，地势险要。第二十军的第一、第二师刚越过这里，陈济棠的主力第十一师从乌石赶到，将起义军拦腰切断，并据险对后续的总指挥部和第二十四师猛烈伏击。周恩来和贺龙、叶挺指挥部队奋起还击。但战士们已经连续作战数昼夜，伤亡又太大；加上失败使军心受到严重影响，因而遭受突然袭击后，部队就逐渐失去控制，陷于混乱，很快被冲散了。革命委员会和起义军领导人不得不分散转移。
