武汉会战历时4个半月，以国军主动撤出武汉而告结束。从战役上来看，日本占领武汉取胜，但战略上，其战略企图并未达成。武汉会战的意义主要表现在以下两个方面：
日本速战速决的战略方针被彻底粉碎
由于国军的坚强抗击，日本动用了当时能够集结的最大兵力，发挥了陆、海、空装备上的绝对优势，苦战4个半月，不但没有歼灭国军的主力部队，没有使国军的抗战意志和战斗力有所减退，反而使日军的有生力量遭到了严重的打击。据日军发表的统计资料，连同海军及陆海航空兵的伤亡人数，总计约3.55万人。武汉会战以后，本来就感兵力不足的日军，随着战线的延长，兵力益发感到不足，无力再组织大规模的战略进攻，而被迫转为战略保守。这就使中国的抗战由战略防御阶段发展为战略相持阶段，日本侵略军则陷入了它自身所最不愿意进行的持久战的泥淖之中，从而导致日本侵华政策的转变：由军事打击为主、政治诱降为辅，改为以政治诱降为主、军事打击为辅；由以主要兵力进行正面战场的作战，改为转移兵力进行敌后战场的“治安”作战。
日本国力因损耗过大开始急剧表面化
日本是一个岛国，战略物资缺乏，主要依赖输入，而当时日本的经济实力并不很强。为了进行武汉会战，日本“连学校教练用的步枪都被收回”，用于装备扩建的军队。更由于兵员的不断增加，国内劳力、粮食、能源均感不足。武汉会战结束后的1939年，日本军费的支出已达61.56亿日元，已远远超出了日本国家的储备量，从而使“日本国力穷困急剧表面化”，已经失去了充分保障军队军事物资供应的能力，从而“加重了中央统帅部首脑的痛苦和压力”，以致其参谋总长和陆相自称：“外强中干是我国今日的写照，时间一长就维持不住了”。大致在武汉会战之后，日军的编制、装备和部队战斗力，总的来看比会战前有所下降。这也是日本不得不改变其政治和军事战略，企图“以华制华”、“以战养战”的重要原因。