无惨一口气重创了所有的柱以及善逸与伊之助，在准备杀掉仍保持意识的香奈乎之际，及时赶到的炭治郎斩断了无惨的手臂并救走了香奈乎，将她托付给隐。通过分析炼狱槙寿郎与父亲炭十郎留给自己的信息、再通过观察无惨的身体结构，炭治郎因此确信了日之呼吸的第十三之型就是不断循环使用日之呼吸的十二种剑技的无限连续攻击。尽管自己的才智与身体状况都不允许自己继续长时间战斗，但炭治郎仍旧决定通过不断使用十三之型将战斗拖延至天亮。
不断在生死边缘拼搏着的炭治郎也越战越勇，并且在不需要祢豆子帮助的情况下将日轮刀化为了赫刀。尽管炭治郎因为伤势与疲劳的关系而不断弱化，但是无惨自己的身体因为促进老化的药剂而衰老了九千岁左右。
距离黎明还有五十九分钟时，炭治郎顺利地使出了第十三型，并且察觉如果不直接攻击无惨的脑和心脏就无法造成实质性的伤害。但是炭治郎也因为长时间使出呼吸法而逐渐缺氧，想要使用透明的世界也无法看到事物，不得已只能气味捕捉无惨的动向。
无惨在老化下暴露出了自己百年间一直隐藏着的、被继国缘壹留下的刀痕。认定继续战斗下去一定会被拖到太阳升起的无惨因此决定逃走，并且毫不在乎的攻击了已经死去的鬼杀队队员们的身体，看到此举的炭治郎立刻就将掉在地上的日轮刀投出攻击无惨，而伊黑小芭内则直接冲上前去刺穿了无惨的脖子。
随着战斗不断持续，无惨的身体逐渐到达了极限。他在无法使用分裂逃走的情况下，强行使用血鬼术冲击波攻击二人，而受到攻击的炭治郎也因为神经功能紊乱而无法行动。为了能够站起来去帮助伊之助与善逸，炭治郎选择直接使用赫刀刺进自己的胸口化解了无惨的血鬼术，并且在伊之助险些被杀时及时赶到化解了无惨的攻击。
最终在众人的联攻下，无惨逐渐弱化到了连血鬼术都无法轻易使用的程度，但是双臂被恋、风二柱弄断的无惨却直接将头部变成一张巨口咬向了炭治郎。就在这时伊黑小芭内再次赶到以身挡下了无惨的咬噬。
不灭的执念，噩梦的再临面对着即将到来的黎明，无惨再度拼上全力击飞了不死川实弥与伊黑小芭内，但是炭治郎仍拼死用赫刀困住无惨，富冈义勇也赶来帮助炭治郎加强了赫刀的强度。
无惨只能放出大量肉块包裹住自己的真身并且将一旁的炭治郎也吞没了进去。化成巨婴外形的无惨立刻就准备逃到背阴处躲避阳光，但是鬼杀队剩下的队员们拼尽各种方法阻止他逃走，就在无惨准备钻进地底逃走之际，被吞没的炭治郎却在巨婴的内部直接攻击了无惨的本体使其失去了逃走了力量，最终在阳光下化为灰烬。
战况并没有因为无惨的消失而结束。已经认清自己必死无疑的无惨在消失前，认同了产屋敷耀哉死前对自己说过的「生命虽然皆会消亡，但意志却会传承下去、永远不灭」。为了传承自己的意志，无惨将剩下的所有血液与力量注入到了身死的炭治郎体内。
炭治郎迅速克服了鬼之血，在失去自我的情况下成为继承无惨意志的新一代「鬼之王」，开始攻击幸存的鬼杀队。为了阻止炭治郎变成杀人恶鬼，义勇召集附近还能战斗的队员赶来困住炭治郎，但紧接着炭治郎就与祢豆子一样克服了阳光。
赶到现场的伊之助却因为狠不下心攻击炭治郎而险些被杀，变回人类的祢豆子赶到现场以身阻止了炭治郎的攻击。面对着祢豆子的呼唤，炭治郎非但没有恢复理智，反而还抓伤了祢豆子的后背，用血鬼术震飞了除祢豆子以外的所有人。因为咬伤了祢豆子，记住了血液味道的炭治郎释放血鬼术攻击周围的人们。
长夜的终结就在这时，香奈乎拿着忍留下的变回人类的药的备份攻向了炭治郎，虽然借助彼岸朱瞳顺利将药剂注入了炭治郎体内但自己也被打伤。被注入了药剂的炭治郎终于开始在众人的呼唤下恢复自我，无惨却在炭治郎潜意识中阻止他变回人类，但是炭治郎却在过世的家人与伙伴们的灵魂的支持下挣脱了无惨的束缚。面对着无惨那化身为鬼、换取永恒的诱惑，炭治郎却表示自己会作为人类生老病死，而绝对不会成为牺牲自我换取永恒的魔物。最终，炭治郎在众人的呼唤下醒了过来并变回了人类。
决战过后，炭治郎因鬼化而恢复的手臂与眼睛分别萎缩与失明。在愈史郎离开前也对他表示希望他为了珠世活下去。在鬼杀队解散之后，炭治郎与伙伴们以及鳞泷师傅道别，在完成扫墓后便和妹妹、善逸、伊之助回到故乡。
虽然产屋敷辉利哉送来了很多钱以确保灶门兄妹的生活，但两人还是决定继续做烧炭的工作。尽管城镇已经开始普及煤气，但灶门家制作的炭火因为质量很好而依旧有着很多客人。
在第二卷公式书中的特别漫画《炭治郎的近况报告书》中提到炭治郎会每月一次的前往栗花落香奈乎家中检查身体，祢豆子也经常前来香奈乎所在的地方学习做菜，并带回弹珠汽水等土特产。
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