近两个月的战斗中，在孙连仲、宋希濂和田镇南的共同指挥下，中国军队同日军展开殊死激战，打退日军多次进攻。日军始终未能取得战斗的实质性进展。日本当时的报纸报道小界岭战役时援引获洲立兵中将向第2军司令官报告称：“我军遇到强手宋希濂军的顽强抵抗，伤亡甚大，战况仍然毫无进展。我军对富金山之敌束手无策！”
由于小界岭在武汉会战大别山防线的突出位置，第五战区司令部移驻宋埠。10月，委员长亲自到麻城督阵，在宋埠与李宗仁协艺宣传队到一线演出，慰问抗日军民。领导的抗敌演剧第四队、第六队、臧克家领导的文化工作团以及上海演剧二队纷纷来麻城慰问演出，鼓动抗日救亡。
日军在台儿庄丢下11984条性命后，又在此次战役阵亡4506人(其中将校佐172人)，负伤17380人(其中将校佐526人)，合计21886人(其中将校佐698人)，占武汉会战日军总伤亡的五分之一，是日军在武汉会战伤亡最多的战役。是役，中国抗日将士阵亡超过20000人。宋希濂的71军从12500人到撤退时只有800人，几乎损失殆尽！
小界岭守军的顽强抗战迫使日军改变战略进攻的重点，增加部队，攻占潢川、罗山后，向信阳