此战，德国军队共俘苏联红军40多万人，缴获大量装备，为进攻莫斯科打开的通道。由于斯摩棱斯克交战是在近650公里的正面和近250公里的纵深展开的，德国军队作战部队异常疲惫，被迫停止了向莫斯科的推进，这在第二次世界大战中，德国军队还是第一次被迫停止在主要方向上的进攻，而转入防御。德国军队在作战中，由于遭到苏联红军顽强抵抗，也损失较大，至7月23日前，“中央”集团军群的坦克兵团和摩托化兵团损失人员近50%，步兵兵团损失人员近20%。使德军统帅部于1941年7月就使用了将近一半的战略预备队(24个师中的10个半师)，以加强“中央”集团军群。斯摩棱斯克交战结果，苏联红军统帅部为准备莫斯科防御和尔后在莫斯科会战中粉碎德国军队赢得了时间。而德国军队却转移主要攻击目标，将“中央”集团军群的精锐南下基辅，参加基辅战役，失去了进攻莫斯科的宝贵时间，使苏联红军得到了喘息。在斯摩棱斯克交战中，苏联红军战功卓著的兵团被授予苏联武装力量中首次颁布的近卫军称号。
以德国军队的标准来说，斯摩棱斯克战役在八月四日就结束了，但按苏联的标准这个会战要一直持续到九月十日。斯大林和苏联最高统帅部犯了一个重大的错误，当古德里安的第二装甲集群南下，霍特第三装甲集群的第三十九摩托化军开始北上时，斯大林拒绝听从朱可夫的意见放弃基辅，同时他认为由于德国装甲部队离开中部战场，这给了苏联红军一个反击的机会，他似乎无法理解以当时苏联红军的能力根本无法击破已经掘壕固守的德国军队，于是从八月中旬直到九月十日，苏联红军对德国中央集团军群发动了多次反击，结果除了朱可夫指挥的Elnia的反击获胜以外，所有苏联红军的反击都失败了，这些失败的反击使得苏联红军遭到重大损失，在七月十日到九月十日之间，苏联红军在斯摩棱斯克战役中共损失了三十四万四千九百二十六人，其中阵亡和失踪二十一万四千零七十八人，受伤十三万零八百四十八人，损失坦克一千三百四十八辆，大炮九千八百八十五门，飞机九百零三架。这给以后的战局带来重大影响，当德国军队发动“台风”行动时，他们面对的是一支精疲力竭的苏联红军，苏联红军的坦克等重武器遭到了重大损失，并且来不及完成一个完整的防御体系，这直接促成了苏联红军的又一次完败。