面对这种情况，蒋介石决定不再做孤城困守，决定主动放弃该城。10月25日国军弃守武汉，次日，日军占领武昌、汉口，27日，占领汉阳。武汉保卫战至此结束。

武汉战役历时4个半月，日军起先共集结近30万大军，又参战飞机300余架，各型舰艇120余艘，可谓空海陆三军全出动，兵锋极盛，但从战役结果来看，日本人并没占到什么便宜。虽然整个战役过程国军伤亡了40余万人，但日军伤亡的人数也不少，保守估计受伤及死亡的也在15万左右。并且战役打到最后，日本人最终并非凭借实力攻下武汉，而是中国军队为了战略考量，主动撤离了战场。

另外，日本大本营曾认为“只要攻占汉口、广州，就能支配中国”，于是日本御前会议决定发动武汉会战，迅速攻占武汉，以迫使中国政府屈服。为此还规定“集中国家力量，以在本年内达到战争目的”、“结束对中国的战争”。但是，中国政府既未因武汉、广州的失守而屈服，日本的侵华战争也未因日军占领武汉、广州而结束。中国政府在武汉失守后声明说：“一时之进退变化，绝不能动摇我国抗战之决心”，“任何城市之得失，绝不能影响于抗战之全局”表示将“更哀戚、更坚忍、更踏实、更刻苦、更猛勇奋进”，戮力于全面、持久的抗战。

可以这样说：武汉会战，不仅使日军又遭到一次战略性的失败，而且成为日本由战略进攻走向战略保守的转折点，日军速战速决的战略计划在武汉战役结束后被彻底粉碎；同时，日本的国力因为战争损耗过巨而开始迅速表面化。也正是因为如此，日军大本营才在稍后做出了全面侵略东南亚的决定。当然，这是后话，暂且不表。

前文说到，因武汉战役时，九江在失陷前未能良好贯彻焦土作战政策，导致九江陷落后，大量物资被日军所得。当时，侍从室第一处主任贺耀祖和军统局局长戴笠曾经联名呈报蒋介石，惹得蒋介石大发雷霆。10月下旬，广州、武汉相继沦陷，政府虽严令实施焦土政策，然而国民党内部意见不一，后武汉警备司令郭悔又未尊命令擅自撤离，使得武汉机场未能被破坏，并最终被日军所用。

戴笠将这件事汇报给蒋介石后，蒋介石十分恼怒。恰逢其时，日军开始从武汉南下，并于11月8日攻入湖南北部，9日、11日相继占领了临湘和岳阳，中日两军对峙新墙河，长沙局势非常严峻。于是蒋介石力排众议，痛下决心决定烧毁长沙古城，随即便在11日上午发密令于张治中，令他“长沙若失，务将全城焚毁”。