万家岭大捷的惟一遗憾是未能俘获第106师团师团长松浦中将。战后一名日俘供认，中国军队“几次攻至师团部附近，司令部勤务人员，都全部出动参加战斗，师团长手中也持枪了。如果你们坚决前进100米，师团长就被俘或者切腹了”。尽管如此，日军此次惨败，从时任第1兵团第32军141师师长的唐永良少将在一年后路过万家岭战场时所作的描述也可见一斑:
“万家岭战场周围约10平方公里的土地上，布满了日军和我军的墓地。日军的辎重，马的尸骨、钢盔、马鞍、弹药箱、毒气筒、防毒面具等等杂物，俯拾可得。许多尸骨足上穿着大足趾与其他四趾分开的胶鞋，显然是日军尸骨。有的尸骨被大堆蛆虫腐烂后，蛆虫又变成了蛹，蛹变成了蝇，蛹壳堆在骷髅上高达盈尺……”“围绕着雷鸣谷刘村（今磨溪乡南田一队刘鞔鼓村）都是敌人的坟墓，人骨、马骨……此外沿山麓、沿道路、沿溪流，无处无日兵骸骨，若说五步一尸、十步一马，并不算过分，统计雷鸣谷刘村、哔叽街、万家岭一带战场，日兵骸骨至少在6000具以上，马骨至少在千具以上。”
成功的撤退奠定持久抗战与最后胜利的根基
万家岭激战前，江北中国军队在武汉外围最后一个重要阵地田家镇，于9月29日失陷。中共中央扩大的六届六中全会也正在这一天召开。10月7日，中共中央向各地党部发出指示，要求他们着手为武汉撤退作好宣传和舆论上的准备:
“现日寇正集中最大兵力进攻武汉，田家镇已失守，武汉不守的可能性很大，因此各政治机构在宣传鼓动工作中应注意:现在不应强调保卫武汉，因过分强调，武汉一旦失守，则会产生悲观失望及一切不正确的观念;立即加紧说明我们应争取防御武汉之持久，但应强调武汉即使失守，中国仍能继续抗战保卫，说明中日战争之持久性……且一城之得失，不会决定胜负……”
尽管叶挺将军评价万家岭战役“挽洪都于垂危，作江汉之保障，并与平型关、台儿庄鼎足而三，盛名当垂不朽”，但此役未能让中国军队在整个武汉会战期间保住武汉，却实现了蒋介石预定的消灭敌军有生力量的目的。
10月24日，日军对武汉形成了东、北、南三面包围的态势。同时为策应武汉会战，日军于10月12日在广东南海大亚湾登陆，并在10月24日切断了粤汉铁路，占领广州。蒋介石在日记中这样写道:“此时武汉地位已失重要性，如勉强保持，则最后必失，不如决心自动放弃，保全若干力量，以为持久抗战与最后胜利之根基。”在坚持抗战而非妥协投降的大前提下，必要时机放弃某些据点的战略认识方面，国共双方所见略同。10月24日，蒋介石正式下令放弃武汉，并下令“将凡有可能被敌军利用之虞的设施均予以破坏！”
鉴于上海的教训，国民政府早在1938年3月就开始拆迁汉阳铁厂。九江失陷后的7月30日，中共主办的《新华日报》连续载文，要求政府紧急抢救人力，抢救物资，绝不能留下资敌。武汉的工人阶级也发出呼吁，提出了响亮的口号:“保全一分工业就是获得了一分胜利的保证。”
10月17日，第五战区长官部部署最后撤退阶段的作战任务。与淞沪会战和南京会战后期截然不同的是，中国军队在严密的组织下，以大无畏的勇气和作战胆识，主力全部跳出日军的包围圈。
历时逾4个多月的武汉大会战，中日双方动用了开战以来最大兵力，日军最终未能歼灭中国100多个师中的哪怕一个师，最终占领的只是一座燃烧了两天的空城。
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