自1938年1月24日起至30日，在历时7昼夜的池河之战中，第31军歼敌近2000名，其中在池河镇歼敌三四百人；在三河集、马家岗两处歼敌二三百人；在明光方面歼敌约千余人。
第31军自池河撤退后，于2月上旬配合第48军对刘府、考城、蚌埠之敌攻击，“经剧烈战斗之后，毙敌千余”。
淮河阻击战，于学忠率领的51军与企图渡河日军第13师团殊死鏖战，歼敌数千（一说3000，一说9000）。
这样说来，日军伤亡约6000——1万人。
孙震在战斗详报中称“是役毙伤敌军官佐320余员，击毙士兵1500余名，击伤士兵5700余名。”
以川军武器装备而言要取得如此战果，是不可能的，且当时进攻滕县之敌亦不过数千人，若孙震的数据属实，无疑是全歼日军。孙的歼敌数据显系夸张。
第122师代师长王志远在战斗详报中称所部“击毙敌共约千余名”，第124师370旅旅长吕康称所部“毙敌约七八百人”，372旅旅长曾甦元称所部“毙敌寇约六七百人”，三者相加，与张宣武所说的“这次战役，共毙敌2000余人”相近，但应为击伤而非击毙日军数据。
加上3月9日之前第45军歼敌数，则日军在整个滕县战役中伤亡不下2500人。
第一次，张自忠致电李宗仁称，临沂战场“敌（日军）伤亡达四千余名”。而一些著述如韩信夫《鏖兵台儿庄》则认可“此次临沂作战，歼敌3000余人”。
第二次，中国军队共歼敌2000余人，俘虏1人。
临沂战役，日军伤亡应在5500人以上，加上之前庞炳勋部与沈鸿烈海军陆战队歼敌数，日军伤亡应不下6000人。
中共《新华日报》1938年4月7日、8日报道歼敌万余人；日方数据为伤亡11984人。
史界如孔蕴浩先生则认同《新华日报》数据，认为台儿庄一战中方“取得歼敌万余人的战果”，而整个鲁南地区，“日军死亡的人数超过16000人”。
包括第20军团在临城、官桥、枣峄等地，第3集团军在汶上、济宁、兖州等地战斗，日军损失2000人左右。
综合以上所列，日军在徐州会战中至少伤亡在2.6万人以上。
此战，中国参战部队前后有70个师约100万人，历时5个月。
中国军队广大官兵英勇奋战，首先在南线将日军阻止在淮河南岸，打破其与北线日军会合的企图。
继而在北线将东路日军击败于临沂地区，又将西路日军之右翼阻止在嘉祥地区，粉碎日军在台儿庄会师的计划。
在台儿庄地区作战中，第五战区采取积极防御战法，以一部担任内线防御，另一部置于外线作战，攻防结合，灵活机动，获得大捷。
随后，最高军事当局不顾敌强我弱的总体形势，调集大军在徐州附近，企图与日军决战，因而使会战在后期陷于被动。
尽管如此，这次会战钳制和消耗了日军有生力量，中国军队以伤亡6.5万余人的代价，击毙、击伤日军2.6万余人，除予日军以巨大打击外，还迟滞了日军进攻速度，为部署武汉会战赢得了时间。
此战最重要的影响还在于使中国人民相信自己有击败日本侵略者的能力。
自“七.七”事变以来，面对日军的步步进逼，全国各族人民期盼南京国民政府能够组织、领导中国人民起来抗战，将日本帝国主义从中国的领土上驱逐出去，争取中华民族的彻底解放。
南京国民政府也作了不懈努力。在“八.一三”事变爆发的第二天，首先发表了《自卫抗战声明书》，表示“实行自卫，抵抗暴力”。
紧接着，蒋介石下达总动员令，自任陆、海、空军总司令，一方面指挥军队抗击日军的疯狂进攻，一方面接受关于国共合作的建议，承认其合法地位，组成抗日民族统一战线，团结抗日。
这些举措，对中国军民抵抗日本侵略是一极大的促进和推动，全国出现了生机勃勃的抗日救亡运动的新局面。
在日军的大举进攻面前，南京国民政府几乎动用全部军事力量对日作战，先后进行了多次重大战役，打了许多硬仗。
但由于战争指导的失误和军队战斗力上的差距，对日作战基本上都以惨重的代价和失败的结果而告终。当时，全国上下弥漫着失败的悲观情绪。
徐州会战，在李宗仁的直接指挥下，经全体官兵的浴血奋战，共歼灭日军2万余人，是抗战开始后中国军队在正面战场上取得的第一次大胜利。
而且对手是日本的王牌师团，开了正面战场胜利之先河，使日军遭到自新式陆军组建以来的第一次惨败。
在此次战斗中，广大爱国官兵激于民族的义愤和强烈的爱国心，与日军顽强拼搏，涌现出众多英勇悲壮、可歌可泣的动人事迹。
为国捐躯者，不仅有一般士卒和下层官兵，而且有高级将领。
这些众多为国牺牲的将士，以自己的鲜血洗刷了旧日的民族耻辱，维护了中华民族的尊严，坚定了中国军民抗战必胜的信念，极大地振奋了中华民族精神。
它对形成强大的、一致抗日的高潮和生气蓬勃的新气象产生了积极的影响，成功地扭转了国民党军屡战屡败的不利态势，遏止了失败主义思潮的蔓延，使中国人民从中看到了抗战的光明前途。
徐州会战，特别是台儿庄会战，使国民政府及统帅部进一步认识到日军并非不可战胜。
虽然短期内尚无战胜可能，但中国的抗战最终必将胜利。从而进一步坚定了持久抗战的信心和决心。
1938年6月9日，蒋介石发表声明，宣称当前战局的重点不在于一个城市、一个地区的防御成功与否，今后的战争将在山岳地带进行等等。
同日，他下令在武汉的政府各机关、中央党部、各大学及由沪迁来的工厂等向重庆、昆明转移，最后完成以西南为大后方的战略部署。
这是贯彻执行“以空间换取时间”的战略方针，表明“始终保持我军之战斗力，而尽量消耗敌人的力量，使我军达到持久抗战之目的”。
同时，徐州会战的胜利，也扩大了中国抗战的国际影响。
以台儿庄大捷为代表的徐州会战的消息，苏、美、英、法、德、意等欧美主要国家都给予了充分报道和评论。
据1938年4月9日伦敦路透社电讯说：“英军事当局，对于中国津浦线之战局极为注意。最初中国军获胜之消息传来，各方面尚不十分相信，但现已证明日军溃败之讯确为事实。英人心理，渐渐转变，都认为最后胜利当属于中国。”
德国也报道说：“徐州方面中国抵抗力之强，殊出人意外”。“最慎重之观察者亦不能不承认日本必遭失败。”
这些国际社会舆论对提高中国在国际上的地位和争取外国政府的支援，有一定的积极作用。
中国人民誓死抵抗外来侵略的坚强决心和胜利战绩，赢得世界正义舆论的高度评价，也使德、意法西斯不敢小视。
各国新闻媒介对台儿庄大捷的报道，不仅使各国人民增加了对中国抗战的了解和认识，也为后来中国赢得外援创造了条件。
徐州会战之前，中国军队所采取的基本上是单纯的阵地防御战，自己往往处于被动地位，加之武器装备等不如日军，所以屡战屡败。
经过淞沪会战及南京保卫战，中国统帅部接受了以往的教训，开始改用攻势防御新方针，即将阵地战的守势与运动战的攻势及游击战的袭扰密切结合。
在预选的战场地区，以一部分兵力固守阵地，吸引和消耗敌人；以一部分兵力游击敌后，破坏交通，袭扰据点，牵制敌人；以主力兵团迂回敌军侧背，实施强有力的攻击，从而变内线作战为外线作战，于被动中争取主动。
李宗仁作为徐州会战的最高指挥官，以自己成功的战役战术行动，给当时最高统帅部业已制定的“持久消耗战略”作了完美的注解。
早在抗战初期，李宗仁对于像中国这样一个古老庞大而落后的国家，如何进行有效的抵抗外族入侵问题，就从战略上作过深入的思考。
他曾在其《焦土抗战论》中，分析了当时中国工业、交通的落后状况，指出：“从战略方面说，若日本侵略者实行堂堂正正的阵地战，则彼强我弱”。
“故敌人利在速战速决”，“但吾人必须避我所短，而发挥我之所长，利用我广土民众，山川险阻等条件，作计划的节节抵抗的长期消耗战”。
“到敌人被深入我国广大无边原野时，我则实行坚壁清野”，“发动敌后区域游击战”，使“敌人疲于奔命，顾此失彼，陷于泥沼之中”。
1937年10月12日，李宗仁就任第5战区司令长官正值上海已失，南京危在旦夕之际。
他从战略上判断：京沪战事一旦结束，津浦线必然是敌人攻击的目标。并根据对形势的分析，提出抗战的战略重点是“以空间换取时间”。
南京失守后，面对日军三路大军以猛虎扑羊之势，向徐州的夹攻，李宗仁深知自己的部队难与敌军相火拼，他抓住敌军骄狂之弱点，运用自己数万之哀兵，与敌展开运动战，“敌进我退，敌退我打”。
徐州会战虽然未能全部歼灭敌军，但它却把阵地战、运动战和游击战有机地结合起来，通过主动歼敌一部达到防御的目的，从战略上来讲是正确的。
它标志着南京国民政府的军事已由消积防御向积极防御的某些转变。正如陈诚所讲:“台儿庄之战胜即我游击战、运动战在战略上之功效也。”
徐州会战以中国军队的撤退而告终，但这一撤退是防守后的撤退，它使日军围歼中国军队主力的计划全部落空，挫伤中国军民抗战意志的目标未能实现。
而中国军队的防御作战和主动转移却达到了预期的目的，在战略上符合持久消耗战的作战原则，并为部署武汉会战赢得了宝贵时间。
中国军队坚守徐州地区达5个月之久，充分实现了以空间争取时间的目的，从而为中国军队在武汉的集结、布防赢得了时间。
从这个意义上说，台儿庄大捷是中国军民打破日军“速战速决”战略企图，坚持持久抗战的一个有力砝码。
日本大本营因兵力不足及准备不够充分，在占领南京、太原后本来决定暂时停止进行大规模的进攻，制订了所谓“战局不扩大”方针，并下达了计划，以争取时间建立总体战体制及扩大军事力量。
但由于台儿庄的失败和侵华日军当局为挽回面子强烈要求扩大战局，并由于发现中国军队大量集结徐州等情况，被动地改变了既定战略方针，在兵力不足及准备并不充分的条件下决定提前进行徐州会战。
当时日军尚未完成扩军计划，根本无法从国内增派军队，只好从本来就感兵力不足的侵华日军中调集部队。
在华日军共约15个师团的兵力，调至徐州作战约10个师团，结果造成投入徐州会战的兵力不足以完成围歼徐州附近五六十万中国军队的任务。
而留置后方的兵力更有捉襟见肘之忧，连守备同蒲、平汉、京沪、胶济、正太、津浦几条铁路干线上的要点都不够用。
如第1军抽调了平汉路高邑、安阳地区的第16师团和新乡、焦作地区的第14师团去徐州作战，致使冀南、晋南守备空虚，不仅被迫放弃了长治地区，而且导致已经占领晋南黄河北岸的第20师团遭到中国第2战区部队昼夜攻击。
这些中国部队大多是在日军进攻下已退至黄河以南、徐州会战开始后又乘虚渡河返回晋南的。
日军第20师团被迫又放弃了蒲州（今永济西）、芮城、平陆等地，保持运城、河津、闻喜，并将主力退缩至曲沃、侯马、新绛地区固守。
又由于第2战区部队破坏了铁路和以炮击控制了机场，日军第20师团的补给完全中断。当时日军无任何兵力可供调动增援，不得不以空投进行补给。
但因飞机不足，无法满足1个师团的需要。因此，徐州会战时期日军第20师团不得不以抢掠民间粮食以及野菜、树叶、青草充饥。
事实上不仅第20师团陷于困境，而且华北被日军占领的所有地区都呈现不稳。日军因兵力缺少，只能被动地进行防御，完全没有实施大规模出击的能力，更谈不上占领新区。
检讨日军的这场大败仗，以日军战斗的观点而言，可以说是相当的轻敌。
最初日军的进逼徐州外围战，根本是日军大本营所不同意的作战行为。
日军大本营特别下达华北方面军南下的禁止线，是在徐州以北百公里之外，所以，徐州会战是一个被中国军队掌握战机所诱发的一个意外军事作战，这个会战彻底的改变了日本对华作战的战略构想。
日军不是因为徐州战略地位重要，要打通华北与华中战区，因而准备进攻徐州。
而是因为华北方面军的不服军令约束，以轻敌的心态，孤军深入，结果在台儿庄遭到惨败。
这迫使日军大本营别无选择地动员所有的军力，仓促地发动徐州会战，但是日军仍然没有捉到中国军队主力。
因此，从徐州会战之后，日军在战略的主导能力上，开始完全的失控，速战速决的战略成为空想。日本逐步地陷入中国的战略空间陷阱之中。
日军只有继续发动武汉会战以及华南攻略作战，将日军绝大部分的部队，都投入了中国的战场，这时日本既不能击败中国，又不能退出中国，迫使日本最后铤而走险，发动太平洋战争。
原来日本企图围歼徐州的中国军队，是一个相当有企图心的战略攻击计划。
但是日军仍然犯了低估中国军作战能力的错误，在徐州宽广的地区，投入了25万的日军部队，仍然出现兵力不足的现象。
这对于当时的日军而言，这已是其动员部队的极限。
同时日军过于自信的判断，认为中国军队只能利用陇海铁路西退，因此，日本将拦截的主力，全都放在截断这条铁路的交通线上。
而大部分的中国军队却从日军的背后，向西南方撤走，使得日军在徐州企图围歼中国军队主力的计划再次落空。
于是日军又在匆促之中，决定全面深入中国，进行汉口攻略的作战。