经过一天的激战，傍晚时分，蜀军终于完全控制了局面，开始打扫战场。剩余的十数万魏军精疲力尽，或死或伤，纷纷弃甲投降。
三国时期，平原上规模最大的一场决战，洛阳之战以蜀军的最终胜利而告终。
自五路围攻以来，蜀汉先后损失大将关兴、平东将军傅俭、讨逆将军戴陵、左护军笃信中郎将丁咸、后护军典军中郎将官雝等。除虎牢关下阵亡一万多将士，在洛阳决战中虽然大量杀伤敌军，自身也损失不小，前后或死或伤，共计伤亡兵马达5万。这对地狭人稀的蜀汉来说，也是不小的创伤。
不过幸运的是，蜀汉通过洛阳决战取得了日后战争的主动权，彻底在洛阳站稳了脚跟，不用再担心曹魏的反攻，自此可以洛阳为跳板，四面出击平定天下。
同时蜀汉也获得了大量的魏国降卒作为兵员补充，诸葛亮将十数万降兵进行筛选淘汰，除幽并突骑成建制的保留外，另从中挑选了5万精壮兵士，其余老弱病残、不愿为军者，悉数放回乡里。此举既补充了优质兵员，又为蜀汉在中原大获民心。百姓皆欢呼鼓舞，箪食壶浆，翘首以盼王师。可谓一举两得，众人都佩服诸葛亮的高明之举。
至于魏国，15万东征大军几乎全军覆没，仅有数千虎卫步兵护送曹睿狼狈逃离，因许昌丢失，曹睿辗转逃去北方邺城。这等同于放弃黄河下游的中原，不过这也是无奈之举，中原地带兵力因东征被抽调一空，已无余力抵挡蜀军。
魏军大都督满宠、中军都督孙礼、前军左都督后朱灵、参军贾充、程武，战死。前军右都督田豫，后军左右都督陈泰、陈骞，讨蜀护军夏侯霸、偏将军夏侯威、行军司马夏侯和夏侯惠等人悉数被擒。另有大小偏将校尉数百人或死或被擒。
加上之前四路围攻大军，除北边司马孚、司马望父子，东南边吕虔、刘邵攻打洛阳关卡无功而返，损失不大外，西北蒲津渡口都尉典满战死，骁骑将军秦朗、少府杨阜仅以身免，4万大军只剩下三四千残部。西南汉中秦岭山下，上庸太守申仪2万大军全军覆没，申仪畏罪自杀。可以说，除了荆扬战区因为防备东吴，尚未参战，还有北方为防备公孙渊仍留有一定兵力外，魏国可战之兵已经所剩无几。
最终，历时数月，魏国五路大军围攻洛阳之计宣告失败，曹魏损失兵马超过20万之众，其中包括幽并突骑、虎豹骑等天下闻名的精锐，谋臣将士也损失殆尽。更为重要的是，许昌失守，守将许仪战死，燕王曹宇仓皇逃走，大批朝中文武公卿包括魏太子曹芳、司空陈群、太仆陈娇以及众将士家眷被擒，魏国朝廷体系基本为之一空，曹魏的政令在中原大地已经无法通行。
自此，魏蜀形势已经逆转，留给魏国的，只剩下时间而已。