Generał Rusłan Chomczak miał jednak wydać rozkaz, aby negocjacji zaprzestać i spróbować wydostać się siłą. Starcia krótkodystansowe przerodziły się wkrótce w dalekodystansowe działania czołgów i artylerii, w którym udział brały siły batalionu Gwardii Narodowej Donbas, 40 Batalionu Obrony Terytorialnej Krywbas oraz 39 Batalionu Obrony Terytorialnej. Na początku walk siły ukraińskie zgrupowały się w wiosce Czerwonosiłśke, gdzie dostały się pod ostrzał wrogiej artylerii. Dowódcy ukraińscy rozpoczęli ponowne negocjacje z przeciwnikiem. Na mocy porozumienia pozwolono na wycofanie sił ukraińskich za pośrednictwem Międzynarodowego Czerwonego Krzyża, po ich wcześniejszym rozbrojeniu i uwolnieniu z niewoli jeńców separatystów. W czasie walk zginęło ośmiu żołnierzy batalionu, a kolejny zmarł we wrześniu podczas leczenia.
Po tragedii pod Iłowajśkiem prokuratura wojskowa wszczęła śledztwo wobec wszystkich pododdziałów, które brały udział w bitwie, aby ustalić winnych klęski. Dowódcę Dnipro-2 tymczasowo odsunięto od dowodzenia. W połowie października media poinformowały, że żołnierze batalionu nie uznają nowo mianowanego dowódcy.
W drugiej połowie września Doniecka Republika Ludowa uwolniła pozostałych żołnierzy batalionu, którzy dostali się do niewoli pod Iłowajśkiem.