9月15日关原决战以东军大胜而落下帷幕。德川家康在检查首级后，把大营移到了大谷吉继之前驻扎的山中村进行修养。9月16日，家康下令命刚刚投降的小早川、胁坂、朽木、赤座、小川等人为先锋进攻石田三成的居城佐和山城。同时以熟悉近江地理的田中吉政为监军，命井伊直政率领2万大军向近江国内进攻。留在佐和山城的石田一族有三成的父亲石田正继、兄长石田正澄、长子石田重家，同时长谷川守知率领2800援兵从大坂方面赶来。但是面对6倍于自己的兵力，石田方难以抵抗。石田正澄兵通过德川旧臣津田清幽向家康进行降服交涉，以自己的性命和城池，换取一族和城内士兵百姓的性命。但是万万没想到，作为援军到来的长谷川守知于9月17日反叛，将东军引入城内。田中吉政于18日清晨攻入天守阁，石田正澄等石田一族自尽。津田清幽大怒，指责德川家康违约，并要求其放过三成子女。逃跑的三成长子石田重家最后在京都妙心寺出家，次子石田重城跑到了陆奥国改名杉山源吾。在佐和山城的赤松则英逃跑后向福岛正则投降，但被要求切腹。
另一方面，作为西军前线司令部的大垣城由福原长尧、垣见一直、熊谷直盛、木村由信、丰统父子防守。东军的松平康长、堀尾忠氏、中村一忠、水野胜成、津轻为信在关原决战期间一直进行包围。西军于关原战败的消息传到了城中，城内守军军心动摇，负责守护三之丸的肥后国入吉城城主相良赖房跟手下家臣犬童赖兄、妹夫秋月种长以及其弟高桥元种商议决定通过井伊直政向家康投降。家康得到消息后，命赖房、种长、元种三将作为内应夺取城池。9月17日，三人假称召开军议，将到场的垣见一直、熊谷直盛、木村由信、丰统父子残忍杀害。在本丸得知消息的福原长尧大骂三人，决心誓死奋战，但终因兵力不足战败。最后在西尾光教的劝说下，福原长尧于9月23日开城投降。之后家康命令福原长尧切腹，于9月28日自尽，作为内应的三将所领安堵。
西军战败的消息传到伊势方面后，伊势龟山城城主冈本宗宪于9月16日开城投降，自己与儿子冈本重义自尽。同日，桑名城也开城投降，氏家行广、行继兄弟遭到了改易的处理。负责包围长岛城的原长赖逃跑后被捕于10月13日自尽，享年57岁。在美浓国驹野城防守的池田秀氏和占领伊贺上野城的新庄直赖，弃城而逃。锅岛胜茂直接退回大坂，之后亲自面见家康谢罪退回九州。有海贼大名之称的九鬼嘉隆，自己从属于西军，让儿子九鬼守隆从属于东军。九鬼守隆从讨伐上杉时就跟随家康一起。8月24日，九鬼嘉隆联合堀内氏善夺取了守备薄弱的鸟羽城，并封锁伊势湾协助西军攻取了安浓津城。9月15日，接到西军败战的消息后，九鬼嘉隆放弃鸟羽城逃到了答志岛。九鬼守隆亲自面见德川家康为父亲求情，但因为九鬼嘉隆是丰臣氏老臣遭到了家康的拒绝。最后守隆决定用家康赏赐的伊势南部5郡的新领地交换父亲的性命，家康念其至情至性应允。守隆急忙派人给父亲传话，但是还是晚到一步。九鬼家臣丰田五郎右卫门催促败战的嘉隆切腹自尽，九鬼嘉隆于10月12日在洞仙庵去世，享年59岁。九鬼守隆得到消息后伤心欲绝，怒斩丰田，最后将父亲安葬。堀内氏善退回纪伊国的新宫城据守，但最后也弃城逃跑。
德川家康下令重金缉拿逃跑的西军首谋者石田三成、宇喜多秀家、岛津义弘。同时让福岛正则和黑田长政与大坂城的西军总大将毛利辉元进行交涉，希望大坂城能无血开城。9月20日，德川家康进驻京极高次的居城大津城，同时接见了之前在北陆争斗的前田利长、丹羽长重、青木一矩等人。家康安抚两家，并作出了改易等处分。这时，从中山道进军遭到真田家攻击而大败的德川秀忠终于与家康在大津城合流。听到战斗经过后的家康大怒，一直不肯见秀忠。多亏随行的神原康政说了很多好话，才缓解了父子之间的矛盾。父子终于在9月23日会面，家康怒斥德川秀忠不分主次贻误战机。
另一方面关于西军逃亡的诸将，9月19日小西行长被竹中重门的士兵捕获，送往家康本阵。于关原之战败走的石田三成跑到了近江古桥村的三珠院栖身，此时主持想开导他说：“您期望的是什么？”，三成答曰：“家康的首级。”主持目瞪口呆，不敢让三成久留。之后，多亏村民与次郎太夫相助，三成才得以在附近的山洞里藏身。与次郎太夫之妻怕德川查出牵连自己，多次劝丈夫交出三成，结果被离婚。三成深感与次郎的侠义之心，自己无以为报。当时负责搜寻周边的田中吉政有令：活捉三成的村子永久免除年贡，无论生死发现三成者赏金100两。相反的藏匿三成者，全村杀光。9月21日，石田三成说服与次郎太夫把自己交给了旧友田中吉政的士兵。最终与次郎功过相抵，全村人幸免遇难。9月22日，石田三成被送往大津城，绑在城门口示众，登城拜见家康的东军武将都会从此经过，地上特设一坐席方便与三成说话。
家康的军师本多正纯(本多正信之子)走过来了说道：“秀赖公年幼，不辨是非大节，阁下不为秀赖公深虑太平之道，反而以私心挑起战争，身败名裂，分所应得。”三成微微一笑答道：“我出身农家，现为一城之主，乃太阁之恩典。世道炎凉，倘不讨伐德川，则丰臣必亡，所以拥兵而起。此战有人怀了二心，致使尔胜我败。非若是，怎能为你等所获？我之败，由天命耳。”正纯又揶揄说：“智将贵在体察人情、审时度势。诸将各存异心，你就轻起一战，乃失察也。败战后，你身为五奉行之首不愿自裁谢罪，却愿苟且偷生，又如何？”三成说道：“汝甚不解武略。惧落人手而自裁，是寻常武士的行径。同你谈为将之道，也是徒然无益。”正纯气得红了脸，以后不管再说些什么，三成只有轻蔑不答。福岛正则走过三成面前，嘲笑说：“无耻小人！挑起无益之战，看你现在的熊样！”三成淡然答道：“胜败由天而定，很遗憾没有活捉你。”黑田长政和浅野幸长走到此处看到三成的样子，心里一顿感慨，长政下马说道：“虽说胜败在天，但你败得挺遗憾的。”之后还把自己的羽织脱下来给三成披上。藤堂高虎一见三成，略显犹豫，但还是下了马，恳切地问道：“此次战争，虽然是敌人，但您手下将士的英勇也真让人敬服。以公的眼力来看，我的军队有何不足呢？愿请教。”三成沉默片刻说道：“你军中的铁炮队略显贫弱，倘若聘请技术更熟练的人教导，战斗力一定会更上一层。”高虎深深向他致谢，即刻重新整编了铁炮队。这时，小早川秀秋上城来参见了。同行的细川忠兴本想拦住他，但秀秋没有注意，直到在城门阴影里，一眼望见了三成，大吃一惊。三成猛的抬起头，用尽全身的力气怒吼道：“秀秋，看你妈啊？我何其愚蠢，竟然不知道你有二心！西军上万同胞含恨而死，皆你之罪也！天地不灭，你的恶名将永传于世，被万人唾骂！”秀秋通红着脸，一语不发，匆匆而去。五奉行之一的长束正家，从关原败退后，撤回了自己的居城水口城。家康命池田辉政、长吉兄弟和稻叶贞通攻取水口城。正家不敌于9月30日开城投降。丹后方面，德川家康命令细川忠兴回师本国夺回失地。忠兴首先到丹波龟山城与父亲细川幽斋汇合，之后于9月23日对小野木重胜占据的福知山城发动攻击，重胜虽然顽强抵抗，但最后在井伊直政和山冈景友的劝说下开城投降。9月27日，德川家康进入大坂城，与丰臣秀赖和淀殿见面后，居住在了之前毛利辉元所在的西之丸。同时命井伊直政、本多忠胜、神原康政、本多正信、大久保忠邻、德永寿昌6人开始进行对关原合战论功行赏的调查。9月30日，参加庆长出羽合战的上杉景胜得知西军战败，下令包围长谷堂城的直江兼续撤退。
10月1日，石田三成、小西行长、安国寺惠琼以及之后在伊势被捕的原长赖在京都六条河原被杀，首级挂在三条大桥示众。石田三成享年41岁，辞世句为“抱有远志的人，纵使在人头落地的一顷刻，也还惦记着自己的生命啊。”10月3日长束正家和弟弟直吉自杀，尸首也被挂在三条大桥。被井伊直政和山冈景友劝说开城投降的小野木重胜本来可免去一死出家，但细川忠兴强烈要求其切腹，最后于福知山城的净土寺自尽。之后西军的赤松则英、垣屋恒总、石川赖明、斋村政广也于10月被勒令自杀。五奉行中，之前就跟家康内通的增田长盛，免去一死被流放到武藏国的岩槻城，前田玄以则所领安堵保有原来的丹波龟山城。西军副将宇喜多秀家躲过了家康的追捕，成功逃往萨摩国。
10月15日后，论功行赏的结果相继发表。首功是留守关东宇都宫城牵制上杉景胜、佐竹义宣的家康次子结成秀康，赏赐67万石。之后就是帮助德川家康的丰臣氏重臣们，尽管领地增加了很多，但是都被封到远离江户和京都的中国、九州地区。京都、大坂以及东海道等地，全部分给家康的孩子和德川家的普代大名。同时，德川家康还让丰臣氏交出了主要经济来源的京都、堺、长崎等大都市以及佐渡金山、石见银山、生野银山。丰臣家的领地从开战前的222万石，缩减到了只有摄津、河内、和泉三国的65万石。德川家则从战前的255万石，增长到了400万石。丰臣氏的重臣们相继成为独立的大名，不再是丰臣家的直臣。形势上好像德川和丰臣的势力完全逆转，但家康万万没想到丰臣秀吉留下来的财产足够让丰臣秀赖与他再玩上一次关原合战。