Около 17 часов грузинское командование в последний раз попыталось замедлить российское наступление по территории Грузии. С площадки у Каспи по выдвигающимся российским колоннам нанесли удар сразу шесть вертолетов Ми-24. В районе между Пхвениси и Дзереви им удалось сжечь не менее двух российских военных грузовиков. Вертолеты без потерь вернулись на временную площадку. Российской стороной заявлено повреждение в этом налете одного из грузинских вертолетов огнем 23-мм зенитной установки на БТР-Д, шедшей в составе батальонной тактической группы 104-го десантно-штурмового полка. Этот вылет хоть и стал наиболее успешной за войну операцией грузинских ВВС против российских войск, не сумел сколь-либо заметно замедлить их продвижение. Вскоре после этого грузинские вертолеты были перебазированы к Тбилиси и больше участия в боевых действиях не принимали.

В 16.30 Михаил Саакашвили, посещавший Гори, в спешке покинул город. Спустя полчаса, к 17.00, из города началось поспешное отступление и сосредоточенной там крупной группировки грузинской армии. Основная часть армии отступала в направлении Тбилиси, небольшая часть в направлении Кутаиси, часть войск рассеялась по второстепенным дорогам или укрывалась в лесах индивидуально и мелкими группами. Российская армия и авиация не препятствовали отходу и не наносили авиаударов по отступающим войскам. К исходу дня передовые подразделения Российской армии закрепились на рубеже Вариани, а оставшиеся боеспособными части грузинской армии отступили к Тбилиси и начали закрепляться на подступах к столице.

Весь день продолжалась переброска российских войск в Южную Осетию. К исходу 11 августа на территорию Южной Осетии и прилегающих к ней районов Грузии в общей сложности было введено около 14 тысяч российских военнослужащих, около ста танков, до ста самоходных артиллерийских установок, свыше сорока реактивных систем залпового огня, до 400 БМП и 200 БТР.

Утром российские войска вошли в город Зугдиди и потребовали у местной полиции сложить оружие. Абхазское руководство предъявило ультиматум находящимся в Кодорском ущелье грузинским военнослужащим и полицейским с требованием разоружиться и покинуть Кодорское ущелье. К 12.00 было завершено создание десантно-штурмовой группы, предназначенной для занятия Кодорского ущелья и разоружения находящихся там грузинских сил. После полудня колонна подразделения российского 108-го десантно-штурмового полка 7-й десантно-штурмовой дивизии под прикрытием вертолетов, в сопровождении грузинской патрульной полиции и миссии ООН по наблюдению в Грузии выдвинулась к городу Сенаки и вошла на расположенную там военную базу 2-й пехотной бригады. На аэродроме базы российскими военными был уничтожен обнаруженный в укрытии грузинский боевой вертолет Ми-24В, не пострадавший во время утренней атаки российских вертолетов на авиабазу. Там же были обнаружены четыре спрятанных в укрытиях грузинских танка Т-72 из состава 2-й пехотной бригады (бортовые №№ 206, 207, 208, 209). Два танка были уничтожены на месте, два отбуксированы в Абхазию. Также в Сенаки были захвачены две огневые и две пуско-заряжающие установки комплекса ПВО «Бук-М1» и ракеты к ним.

Еще одна колонна российских Воздушно-десантных войск в составе усиленной роты 247-го десантно-штурмового полка 7-й десантно-штурмовой дивизии к 20.00 выдвинулась из Зугдиди и, совершив марш по объездной горной дороге по маршруту Зугдиди–Худони–Тобари–Сакен, блокировала выход из Кодорского ущелья. Грузинские военнослужащие и полицейские в ущелье оказалась в окружении. Поняв это, они начали складывать оружие, частично переодеваться в гражданскую одежду и мелкими группами выходить из ущелья в сторону Грузии, бросив тяжелое вооружение. Российские войска на блокпосту, контролировавшие дорогу, не препятствовали их выходу. К 21.00 города Поти достиг разведывательный отряд Воздушно-десантных войск, обследовал окрестности и вернулся обратно к Зугдиди.

Утром российские войска начали занимать грузинскую территорию и населенные пункты, расположенные между Гори и Цхинвалом, уже не встречая сопротивления грузинской армии. К 11.00 батальонные тактические группы 693-го мотострелкового полка и батальонной тактической группы 104-го десантно-штурмового полка вышли на господствующую высоту в районе телевышки в окрестностях Гори. На ней десантники захватили брошенные на позициях пушки МТ-12 «Рапира» противотанковой батареи грузинской артиллерийской бригады и развернули их для отражения возможной контратаки. С этой удобной позиции артиллерия российской группировки получила возможность контролировать огнем трассу Тбилиси–Батуми и железную дорогу, город Гори и все военные базы, расположенные в нем. Российские войска вышли к северным окраинам Гори, блокировали его с северо-востока и северо-запада, перерезав основные дороги, но в сам город не входили.

Около полудня российские войска произвели пуски двух оперативно-тактических ракет «Искандер» в кассетном снаряжении. Одна ракета поразила авиабазу Марнеули (впоследствии грузинским руководством было заявлено, что целью ракеты был проходящий неподалеку от этой авиабазы нефтепровод Баку–Супса). Попадание второй ракеты пришлось на центральную площадь города Гори. К тому времени площадь была уже покинута концентрировавшимися там ранее резервистами и грузинскими военнослужащими. В результате попадание вызвало гибель 8 мирных жителей и оператора голландского телевидения.

В первом часу дня президент России Дмитрий Медведев объявил о прекращении операции по принуждению грузинских властей к миру, но отдал приказ подавлять в случае необходимости очаги сопротивления. Грузинская артиллерия к этому времени уже бездействовала, российская нанесла последний удар реактивными системами залпового огня около 14.00. Примерно в это же время был нанесен и последний российский авиационный удар. В 15.00 Российские вооруженные силы официально прекратили ведение активных боевых действий.

Так как грузинская армия еще к исходу 11 августа в основном вышла из соприкосновения с российскими войсками, то между армиями возникла обширная нейтральная зона. Российские войска, воспользовавшись этим, вышли на трассу Тбилиси–Гори и взяли ее под контроль. На трех крупных военных базах грузинской армии в Гори были обнаружены большие запасы военной техники, оружия, снаряжения и боеприпасов.

Ночью 12 августа абхазскими силами было нанесено еще несколько авиационных ударов по грузинским позициям в Кодорском ущелье. В 6.00 начался непосредственно штурм ущелья. В 9.00 абхазской авиацией нанесен авиационный удар в районе села Аджара. Днем, после высадки тактического десанта с вертолетов Ми-8 абхазской армии в глубине ущелья, позади основных оборонительных позиций грузинского МВД, были заняты села Верхнее и Нижнее Аджара, являющиеся административным центром ущелья. Так как к этому времени основная часть грузинской армии и полиции уже сложила оружие и покинула ущелье, к 20.30 абхазские части, практически не встречая сопротивления, вышли к границе с Грузией в верхней части Кодорского ущелья, восстановив контроль Абхазии над ним.

К вечеру 12 августа в порт Поти вошел отряд 45-го отдельного разведывательного полка Воздушно-десантных войск. Вечером им были подорваны у причалов шесть брошенных там грузинских кораблей и катеров, включая оба ракетных катера – «Тбилиси» и «Диоскурия» (последний неудачно, он остался на плаву и был повторно подорван 19 августа), являвшиеся основной ударной силой грузинского флота.