След победата при Сливница българската армия преминава в контранастъпление. На 10 ноември българските части разбиват сръбските сили при Драгоман, а отстъпващите подразделения се насочват към Цариброд.

На 11 ноември авангардът на българския Западен корпус започва настъпление към района на града. В боевете участват сръбски части от Дунавската и Моравската дивизия. Сраженията се разгарят по пътя към Цариброд и при височините около Нешков връх.

На 11 и 12 ноември българските войски атакуват сръбските позиции, като боевете са сред най-тежките в кампанията след Сливница. На 12 ноември българските части овладяват Цариброд и изтласкват сръбските подразделения към Пирот. Днес градът носи името Димитровград и се намира на територията на Сърбия.

Победата при Цариброд отваря пътя за следващото настъпление. На 13 ноември сръбските сили се оттеглят към Пирот, а на 14 и 15 ноември българската армия води решително сражение и овладява града. След превземането на Пирот на 16 ноември е сключено примирие.

Паметта за сражението остава трайна сред местното население. В началото на XX век 12 ноември е отбелязван като празник на града, с панихида за загиналите и тържествено поклонение пред военните гробове. В телеграма до вдовицата на капитан Иван Златев, загинал в боевете, кметът Връдловски пише: „Днес царибродските граждани отдават заслужена почит на геройски падналия Ваш незабравим съпруг капитан Златев.“

Сраженията при Цариброд са част от българското контранастъпление, което променя хода на Сръбско-българската война.