至11月中旬，第五战区所属各兵团主力，除留置敌后部队之外，均越过平汉路，重新部署战场。
在第五战区奉命转移之际，第九战区也奉命转移。由于江南日军相对薄弱，第九战区所属各部队转移比较顺利，除一部驰援广东外，其他各部均顺利转移到武宁、通城、岳州等地。
在武汉外围的第五、第九战区部队撤退转移之际，武汉市区内的撤退疏散也同时进行。
1938年10月上旬，守备武汉近郊的第十三、第三十三、第一八五师之一旅均增援大冶金牛方面。接着，第六十四、第六十六军又奉命驰援广东，武汉市区只有1个旅、1个警备团、1个高射炮连和宪警一部，以维护治安，掩护驻汉机关和民众的最后撤离和疏散。
在中国军队撤离后的10月26、27日，日军先后进入汉口、武昌和汉阳，武汉会战遂告结束。
武汉会战发生在1938年6月11日至10月27日，历时138天。这场战役是抗日战争战略防御阶段规模最大、时间最长、歼敌最多的一次战役。我国军队在武汉会战中浴血奋战，大大消耗了日军的有生力量，迫使日军放弃了速战速决的战略企图，从而使战争进入战略相持阶段。
，军事委员会统计我军阵亡将士人数为人，加上负伤超过40万。主要原因是战役上单纯地进行阵地防御，与日军拼消耗。我军队击毙和击伤日军约为25.6万人。
日方对伤亡情况也有多种说法。一种统计显示，日军的战死人数为4,506人，负伤人数为17,380人，总计约21,886人。另一种统计则指出，日军伤亡总数约为9万人。会战期间，我空军和海军也积极参与了作战。在苏联航空志愿大队的配合下，我空军鏖战长空，与日军航空兵空中大战7次，击毁日机78架，炸沉日舰23艘，有力地支援了地面部队的作战。我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。这么大规模的伤亡对日军来讲那可是前所未有的，把他们的信心给狠狠摧毁了。而我军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。