Tháng 3 năm 1975, khi quân đối phương mở chiến dịch đồng loạt tấn công miền Nam, với chức vụ Tư lệnh Quân đoàn I và Quân khu I, ông được lệnh phải giữ bằng được Huế. Trong tình hình này, ông tuyên bố: “Việt cộng phải bước qua xác tôi mới vào được cố đô Huế”. Còn Tổng thống Thiệu thì tuyên bố trên đài Sài Gòn: “Bỏ Kon Tum, Pleiku để bảo toàn lực lượng, còn Đà Nẵng, Huế, Quân khu 3 sẽ phải giữ đến cùng”[23]. Nhưng sau ít lâu, có lệnh di tản Bộ Tư lệnh Tiền phương Quân đoàn I vào Đà Nẵng. Lại cộng thêm xích mích gay gắt giữa ông với Tổng thống Thiệu. Cùng lúc đó tin tức về việc bỏ Cao Nguyên cùng dòng người di tản hàng trăm ngàn người ùn ùn đổ vào Đà Nẵng khiến thành phố trở nên hoảng loạn và không thể kiểm soát được. Cộng với việc rút Sư đoàn Dù về Sài Gòn và tin đồn Tổng thống Thiệu muốn rút cả Sư đoàn Thủy quân Lục Chiến khiến tinh thần binh sĩ của tướng Trưởng đã xuống rất thấp, quan và lính tranh nhau lên máy bay, gây ra cảnh ẩu đả náo loạn. Sĩ quan, binh sĩ đưa theo gia đình tháo chạy gây ra cảnh cướp bóc, ẩu đả, bắn lẫn nhau…

Hàng vạn lính mắc kẹt tại Đà Nẵng chạy ra bán đảo Sơn Trà hòng thoát về phía nam bằng đường biển, gây ra cảnh chen lấn giẫm đạp tranh nhau xuống tàu, binh lính đạp cả sĩ quan xuống biển. Cuộc di tản hoàn toàn thất bại, tổn thất toàn bộ lực lượng quân sự và cơ giới của Quân đoàn I trong thời gian rất ngắn. Thiệt hại đáng kể nhất là việc quân đội Việt Nam Cộng Hòa mất hoàn toàn quyền kiểm soát vùng lãnh thổ có 3 triệu dân, và việc tan rã 4 Sư đoàn quân chủ lực, trong đó có hai Sư đoàn thuộc hàng thiện chiến nhất của Quân lực Việt Nam Cộng hòa là Sư đoàn 1 Bộ Binh và Sư đoàn Thủy quân Lục chiến, đưa đến sụp đổ toàn bộ miền Nam một cách nhanh chóng bất ngờ. Trong vòng 32 giờ, hơn 100.000 quân ở Đà Nẵng dưới quyền của tướng Trưởng đã hoàn toàn tan rã và đầu hàng.

Tướng Ngô Quang Trưởng đã không giữ lời hứa “chết trong thành phố Huế”, mà tìm cách bơi ra tàu chiến đang neo ngoài khơi Đà Nẵng để thoát khỏi vòng vây[23]. Tướng Trưởng phải bơi ra tàu đang neo đậu ngoài khơi Đà Nẵng, do sóng to và tàu neo xa bờ khiến ông khi lên được tàu trong tình trạng sức khỏe rất kém, phải thở bằng máy, tàu cập bến Cam Ranh chở theo ông và hơn 4.000 Thủy Quân Lục Chiến. Hạm trưởng được lệnh chuyển ông sang tàu khác tốt hơn và bỏ lại 4.000 Thủy Quân Lục Chiến ở Cam Ranh, chở một mình ông vào Sài Gòn nhưng ông từ chối. Tàu cập bến cảng Vũng Tàu, sau đó ông được chuyển vào Tổng Y Viện Cộng Hòa chữa trị.

Những ngày cuối tháng 4 năm 1975, một sĩ quan lục quân Mỹ từng làm việc với Ngô Quang Trưởng đã đến gặp gia đình ông và đề nghị di tản khỏi Sài Gòn trước khi Quân giải phóng từ mọi hướng đổ về làm chủ thành phố. Vợ con Ngô Quang Trưởng theo sự hướng dẫn của viên sĩ quan người Mỹ xuống tàu thủy để ra đi. Riêng Ngô Quang Trưởng, phải đến ngày 30/4/1975, ông di tản bằng trực thăng của tướng Nguyễn Cao Kỳ ra tàu sân bay của Hạm đội 7, rồi từ đó ông ta đến đảo Guam để đoàn tụ gia đình. Tại đây, với sự giới thiệu của tướng Cushman (từng là cố vấn quân sự của Mỹ tại Vùng 4 chiến thuật), Trưởng và người con trai bắt đầu đi học nghề nông ở một nông trại cho đến lúc chuyển đến định cư tại Falls Church, Tiểu bang Virginia - miền Đông nước Mỹ.