《我的兄弟叫顺溜》的结局是一个悲剧。顺溜在剧情的最后阶段，独自一人登上远处的水塔，瞄准了船桅上的日本太阳旗，并一枪击断了旗绳。随后，他又开始射击船上悬挂的所有日本军旗和战旗，直到将它们全部打断。在国民党大兵一齐朝水塔射击时，顺溜拉响了身上绑的十几颗手榴弹，与水塔同归于尽。坂田因没将石原的骨灰带回日本，剖腹自杀。第二天，李欢向陈大雷移交了顺溜的尸体，陈大雷掀掉顺溜身上覆盖的青天白日大旗，将自己的新四军军服披在顺溜身上。

这个结局引发了观众的强烈反响，有观众认为这样的结局与剧中前半段的幽默氛围反差太大，有刻意渲染悲剧的企图，也有观众认为顺溜的牺牲是英雄行为，尽管结局悲壮，但符合剧情逻辑和人物性格。