Οι Έλληνες έλαβαν διαταγή να καταδιώξουν τον εχθρό. Κατά τις συμπλοκές σκοτώθηκαν 5 άνδρες των Ελληνικών δυνάμεων ανάμεσα σε αυτούς ο Συνταγματάρχης Σβορώνος. (Τιμητικά το χωριό Κολοκούρι μετονομάστηκε σε Σβορώνος) Τραυματίστηκαν 10 στρατιώτες και ο Ταγματάρχης Καΐρης.
Προχωρώντας ακάθεκτοι οι Έλληνες έφτασαν έξω από την Κατερίνη το βράδυ. Εκείνη τη νύχτα έμειναν έξω από την πόλη. Οι Τούρκοι αρχικά υποχώρησαν προς το Κίτρος και αργότερα προς τη Θεσσαλονίκη. Ανέρχονταν στις 15.000 άνδρες περίπου.
Κινούμενος από το Λιτόχωρο ο Ελληνικός στρατός πλησίαζε στην Κατερίνη. Συναντήθηκε με Τουρκικές δυνάμεις. Μετά από μάχη που διήρκεσε περίπου τρεις και μισή ώρες ο Τουρκικός στρατός το απόγευμα υποχώρησε πέρα από τον ποταμό Πέλεκα προς την Κατερίνη και από τη θέση αυτή οι Τούρκοι συνέχισαν να βάλλουν εναντίον των Ελλήνων που τους ακολουθούσαν. Οι συγκρούσεις συνεχίστηκαν ως αργά το βράδυ. Οι Ελληνικές δυνάμεις διανυκτέρευσαν στην περιοχή Νεοκαισάρειας βορείως του σημερινού χωριού Σβορώνος.
Στη μάχη της Κατερίνης βρήκαν το θάνατο δύο αξιωματικοί ο Συνταγματάρχης Δημήτριος Σβορώνος και ο Λοχαγός Δημήτριος Νίκας. Τραυματίστηκαν 3 αξιωματικοί οι: Ανθυπολοχαγοί Καΐρης, Καζαντζής και Μανιάς, καθώς και 16 οπλίτες. Τα ξημερώματα της 16ης Οκτωβρίου το Γενικό Στρατηγείο έδωσε διαταγή να επιταχυνθεί η προέλαση, για να φτάσουν προς Αλιάκμονα, Νησέλι και Γιδά (Αλεξάνδρεια). Εκεί θα συναντούσαν και τις άλλες δυνάμεις του Στρατού Θεσσαλίας.
Το χάραμα ο διοικητής της μεραρχίας έδωσε διαταγή και το 21ο Σύνταγμα προχώρησε προς την Κατερίνη με ένα τάγμα, ενώ άλλο τάγμα κινήθηκε προς τα δεξιά.
Στις 7:30 το πρωί της Τρίτης 16 Οκτωβρίου 1912 οι Ελληνικές δυνάμεις μπαίνουν πανηγυρικά στην πόλη της Κατερίνης και πορεύονται μέχρι τον Κισλά (τουρκικός στρατώνας). Εκεί οι κάτοικοί τους υποδέχθηκαν ως ελευθερωτές, ανεμίζοντας Ελληνικές σημαίες και λέγοντας «Χριστός Ανέστη». Ταυτόχρονα, μπήκαν στην πόλη και πρόσκοποι με αρχηγό τον Μαζαράκη.
Οι Τούρκοι ήταν φοβισμένοι, γιατί υπήρχαν φήμες για βιαιοπραγίες. Ο Ελληνικός στρατός όμως δεν προέβη σε βιαιοπραγίες και ο λαός μαζί με το στρατό πήγαν στην εκκλησία της Αναλήψεως του Χριστού όπου τελέστηκε Δοξολογία για την απελευθέρωση από τον Επίσκοπο Κατερίνης, Παρθένιο Βάρδακα. Στη δοξολογία παραβρέθηκε και ο ως τότε Δήμαρχος της πόλης Μουχαρέμ Ρουστέμ.
Ο Ελληνικός στρατός παρέδωσε τη διοίκηση της πόλης στον Γεώργιο Λαναρίδη και συνέχισε να καταδιώκει τις Τουρκικές δυνάμεις προς το Κίτρος.
Ο Τούρκος Δήμαρχος Ρουστέμ συνέχισε για ένα χρόνο ακόμα να ασκεί τα καθήκοντά του ως την 31η Οκτωβρίου 1913. Την ημέρα εκείνη με πρωτόκολλο παρέδωσε το Κοινοτικό Ταμείο στον υπάλληλο του Δήμου, Δημήτριο Δήμου.