此戰，德國軍隊共俘蘇聯紅軍40多萬人，繳獲大量裝備，爲進攻莫斯科打開的通道。由於斯摩棱斯克交戰是在近650公里的正面和近250公里的縱深展開的，德國軍隊作戰部隊異常疲憊，被迫停止了向莫斯科的推進，這在第二次世界大戰中，德國軍隊還是第一次被迫停止在主要方向上的進攻，而轉入防禦。德國軍隊在作戰中，由於遭到蘇聯紅軍頑強抵抗，也損失較大，至7月23日前，“中央”集團軍羣的坦克兵團和摩托化兵團損失人員近50%，步兵兵團損失人員近20%。使德軍統帥部於1941年7月就使用了將近一半的戰略預備隊(24個師中的10個半師)，以加強“中央”集團軍羣。斯摩棱斯克交戰結果，蘇聯紅軍統帥部爲準備莫斯科防禦和爾後在莫斯科會戰中粉碎德國軍隊贏得了時間。而德國軍隊卻轉移主要攻擊目標，將“中央”集團軍羣的精銳南下基輔，參加基輔戰役，失去了進攻莫斯科的寶貴時間，使蘇聯紅軍得到了喘息。在斯摩棱斯克交戰中，蘇聯紅軍戰功卓著的兵團被授予蘇聯武裝力量中首次頒佈的近衛軍稱號。
以德國軍隊的標準來說，斯摩棱斯克戰役在八月四日就結束了，但按蘇聯的標準這個會戰要一直持續到九月十日。斯大林和蘇聯最高統帥部犯了一個重大的錯誤，當古德里安的第二裝甲集羣南下，霍特第三裝甲集羣的第三十九摩托化軍開始北上時，斯大林拒絕聽從朱可夫的意見放棄基輔，同時他認爲由於德國裝甲部隊離開中部戰場，這給了蘇聯紅軍一個反擊的機會，他似乎無法理解以當時蘇聯紅軍的能力根本無法擊破已經掘壕固守的德國軍隊，於是從八月中旬直到九月十日，蘇聯紅軍對德國中央集團軍羣發動了多次反擊，結果除了朱可夫指揮的Elnia的反擊獲勝以外，所有蘇聯紅軍的反擊都失敗了，這些失敗的反擊使得蘇聯紅軍遭到重大損失，在七月十日到九月十日之間，蘇聯紅軍在斯摩棱斯克戰役中共損失了三十四萬四千九百二十六人，其中陣亡和失蹤二十一萬四千零七十八人，受傷十三萬零八百四十八人，損失坦克一千三百四十八輛，大炮九千八百八十五門，飛機九百零三架。這給以後的戰局帶來重大影響，當德國軍隊發動“颱風”行動時，他們面對的是一支精疲力竭的蘇聯紅軍，蘇聯紅軍的坦克等重武器遭到了重大損失，並且來不及完成一個完整的防禦體系，這直接促成了蘇聯紅軍的又一次完敗。
