По директиве Северо-Западного фронта от 3(16) сентября 1-я армия заняла оборону на Немане, а 2-я — на Нареве, то есть там же, где они располагались до начала операции. Общие потери фронта составили, по разным источникам, от 150 до более 200 тысяч человек и около 500 орудий. Большие потери кадрового, особенно офицерского состава сказались на боеспособности русской армии. 3(16) сентября генерал Жилинский был уволен с поста командующего Северо-Западным фронтом, и на его место назначен генерал Н. В. Рузский.
Германские потери, по разным данным, составили от 40 до 50 тысяч человек.
Германская 8-я армия отразила наступление превосходящих сил двух русских армий в Восточную Пруссию и нанесла им поражение, что стало заметным оперативным успехом Германии на второстепенном ТВД. Считая невозможным новое русское вторжение в ближайшее время, германский генштаб уже 14 сентября принял решение о переброске четырех корпусов во главе с Гинденбургом из Восточной Пруссии в Силезию. Стратегическое значение германской победы состоит во временном отказе русской Ставки от наступления из Варшавского выступа через Познань на Берлин.
В то же время боевые действия в Восточной Пруссии отвлекли 8-ю армию от нанесения встречного удара по северному фасу Варшавского выступа в момент, когда на южном фасе шла Галицийская битва, что позволило русской армии нанести поражение австро-венгерским войскам.
Переброска двух корпусов с Западного фронта в Восточную Пруссию несколько ослабила германскую армию перед битвой на Марне.
Тактический успех Германии в Восточной Пруссии, за счёт переброски войск с Западного фронта, обернулся в связи с провалом операции против Франции поражением стратегическим. Германия была вынуждена вести затяжную войну на два фронта, которую у неё не было шансов выиграть.
Германские потери составили 3 847 убитыми, 6 965 пропавшими без вести, 20 376 ранеными, 23 168 больными В германской военной историографии битва при Танненберге подавалась как пример полководческого искусства Гинденбурга и Людендорфа, а в советской таковое отрицалось вообще. Приняв в целом план штаба 8-й армии о разгроме русских армий поодиночке за счет маневра по внутренним коммуникациям, разработанный ещё до его приезда, Людендорф в дальнейшем руководил его практической реализацией. Поражение 1-й армии он нанес уже собственным решением о рискованном обходном маневре через озёрные дефиле.
