军打到城下，张勋的辫子军也从侧翼包抄而至，8月14日，北洋军的重炮轰开了南京太平门。张勋的辫子军如潮水般涌入，见人就杀，见房就烧。秦淮河畔的商铺被抢空，夫子庙的戏台成了刑场，有士兵因剪了辫子被当作“革命党”砍头，尸体顺流而下，染红了江面。美国传教士史密斯在日记里写：“城破之日，火光冲天，哭喊之声彻夜不绝，这哪里是讨袁，分明是生灵涂炭。”
此时的黄兴已无力回天。8月29日夜，他在日本领事馆的帮助下，乘“龙田丸”商轮撤离南京。站在甲板上回望，南京城的火光映红了夜空，他突然对随从苦笑：“我等苦心经营十余年，竟不敌袁贼一旅之师？”
南京失守后，讨袁军的防线彻底崩溃。8月18日，南昌被北洋军攻陷，李烈钧带着残部躲进庐山，身边只剩数十人；9月1日，张勋的辫子军开进南京，纵兵烧杀三日，英国领事估计“平民死伤逾万”；上海制造局的枪声停了，陈其美化妆成商人逃往日本；安徽、福建的讨袁军相继解散，将领们或流亡，或投降，曾经轰轰烈烈的二次革命，短短两个月就烟消云散。
袁世凯在北京新华宫摆起了庆功宴。他举起酒杯对段祺瑞说：“孙文、黄兴之流，不过跳梁小丑！”随即下旨通缉“乱党”：孙中山、黄兴、李烈钧等二十九人被列为“国事犯”，悬赏金额从五千元到十万元不等。上海《时报》刊登的通缉令上，孙中山的照片被画了红圈，旁边写着“就地正法”。
南京的讨袁军士兵被俘后，北洋军把他们绑在铁轨上，用火车活活碾死，铁轨旁的野草半年后还是黑紫色；江西的农会会员因支援过讨袁军，被北洋军集体活埋；革命党人朱执信在广州被捕，临刑前骂不绝口，刽子手用棉花塞住他的嘴，鲜血却从嘴角涌出，染红了胸前的“共和”徽章。
流亡日本的轮船上，孙中山望着东海的浪涛，对身边的胡汉民说：“此次失败，非袁氏太强，乃我等太弱。”他手里攥着一份从国内带出来的报纸，上面是袁世凯解散国会的公告——那个宋教仁用生命扞卫的议会，终究成了空谈。船舷边，黄兴的身影被月光拉得很长，他刚给国内友人写了封信，末尾说：“共和之路，道阻且长，我辈唯有死战，再无退路。”
东京的流亡寓所里，革命党人召开了一次沉痛的会议。有人痛哭流涕，有人互相指责，有人主张“暂停革命，等待时机”。孙中山站起身，目光如炬：“失败乃成功之母，此次虽败，却让国人看清了袁世凯的真面目。我等当重组政党，再举义旗！”1914年7月，他在东京成立“中华革命党”，要求党员宣誓“绝对服从总理”，哪怕因此与黄兴产生分歧，也在所不惜——经此一败，他深知涣散的组织无法对抗强权。
留在国内的革命党人，有的转入地下，有的隐姓埋名，却从未放弃理想。上海的陈独秀在《新青年》的前身《青年杂志》上撰文，反思二次革命的教训：“革命失败，非患于兵不强，而患于民智未开，思想未新。”这种反思，后来催生出新文化运动的浪潮。
历史学家章开沅曾说：“二次革命的失败，是民主制度在中国首次遭遇的重创。它证明，光有理想不足以对抗强权，还需要组织、民众与时机。”