在关押期间，渤海军区“日人反战同盟支部”的领导和一些被俘的日军反战人士也对山田井马做了许多工作。山田井马的思想转变很快，与八路军官兵的关系日渐紧密。后来，他甚至还教敌工干部和看押战士学习一些瓦解日军的阵前喊话。这些喊话后来在与日军对阵时经常被用到。
山田井马坠机后，日军多次搜救无果。无奈之下，日军便派出飞机多次投撒传单，宣称只要释放被俘的飞行员，他们愿以大批武器进行交换，也可以另提条件。
针对日军的多次要求，渤海军区决定用山田井马换回被俘的渤海行署公安局长李震和临淄县长李铁锋等10余人，并尽量扩大交换我方被俘人员的数量。双方很快达成了战俘交换协议。按照协议，日军先行第一批释放了李震等10多人，并“赠送”了一批武器弹药，我方则遵照协议释放了山田井马。随后，日军按照协议又释放了第二批我方作战被俘人员30多人。这是中国抗战史上少有的一次交换战俘事件，八路军和抗日政府达到了预期的目的。
据有关资料和当年的老战士回忆，山田并马回去后-再拒绝再次驾机作战，他不愿再与八路军和中国人民为敌，也拒绝其父辈要他对被俘期间所受的“赤化”“洗脑”进行“反省”。最终，他被派往东南亚战场与美军作战，战死在马来亚前线。
我军被俘人员获释后，继续战斗在对敌斗争的最前线。临淄县县长李铁锋在出狱后带领地方武装连续端掉了十余个日军炮楼，并粉碎了日伪军发起的报复性“扫荡”。公安局长李震带领锄奸队员深入虎穴镇压了一批罪大恶极的汉奸，给敌伪政权以沉重打击。对此，当地汉奸头目曾-度抱怨日军不该为搭救飞行员而“放虎归山”，日军也后悔不已。