在武汉保卫战中,中国空军在苏联志愿航空队配合下,与敌激战,取得重大战果,共击落日机62架,炸毁日机16架,炸沉日军舰艇23艘,有力支援了地面部队作战。中国海军在长江上也进行了激烈战斗,在沿江要塞布置水雷,设置海岸炮,并击沉日舰多艘,有力迟滞了日舰沿江进攻。
由于中国军队各处顽强、持续的阻击,各路日军在付出惨重代价后,迟至10月底才完成由东、南、北对武汉的三面包围。然而,中国军队从持久抗战的战略角度出发,未与敌决战,而是从武汉地区撤退,保存了有生力量。