Αμέσως, οι επιδρομείς άρχισαν να σφάζουν αδιακρίτως όσους Δοξατινούς και Δοξατινές είχαν απομείνει στο χωριό, με πρωτοστατούντες τους κομιταζήδες. Στη συνέχεια περιέλουσαν με πετρέλαιο τα σπίτια του Δοξάτου και το παρέδωσαν στις φλόγες. Με τους Βουλγάρους συνενώθηκαν και αρκετοί μουσουλμάνοι του Δοξάτου, τους οποίους οι επιδρομείς έπεισαν ότι η Βουλγαρία και η Οθωμανική Αυτοκρατορία είχαν συμμαχήσει κατά της Ελλάδας.
Ο τραγικός απολογισμός των βουλγαρικών ωμοτήτων στο Δοξάτο ήταν 650 νεκροί (περίπου το ένα τρίτο των κατοίκων), ενώ 240 σπίτια και 80 καταστήματα καταστράφηκαν ολοσχερώς. Αφού ολοκλήρωσαν το απάνθρωπο έργο τους, οι επιδρομείς με τη λεία τους κατευθύνθηκαν προς τα βόρεια. Την επομένη, 1η Ιουλίου 1913, το 21ο Σύνταγμα του ελληνικού στρατού κατέλαβε αμαχητί τη Δράμα και το Δοξάτο και ολοκλήρωσε την απελευθέρωση της Ανατολικής Μακεδονίας.
Η σφαγή και η πυρπόληση του Δοξάτου απασχόλησε τον διεθνή Τύπο, που περιέγραψε με μελανά χρώματα την εν γένει συμπεριφορά των Βουλγάρων.
Ο Άγγλος πλοίαρχος Κάρνταλ έγραψε στη Daily Telegraph:
Κατά την είσοδον εις την πόλιν, το πρώτο όπερ προσέπεσεν εις τους οφθαλμούς μου, ήσαν αι αγέλαι κυνών καταβροχθιζόντων ανθρωπίνους σάρκας. Η πόλις τελείως κατεστραμμένη εφαίνετο έρημος, ως εκ τούτου δε ηναγκάσθην να φωνάξω επανειλημμένως δια να εμφανισθώσι γραίαι τινές εκ των ερειπίων. Όλα τα πτώματα ήσαν διάτρητα υπό τον λογχών και έφερον ίχνη απίστευτων ακρωτηριασμών. Οι τοίχοι των οικιών είχον ρυπανθεί από αίματα, εις το ύψος έξι ποδών από τους εδάφους, τουθ’ όπερ εξηγείται, κατά το λέγειν των επιζώντων εκ του ότι τα δυστυχή θύματα δεν είχον σφαγεί αμέσως, αλλά εθανατούντο δια λογχισμών…