Sau khi Cao Thắng mất, nghĩa quân Hương Khê thắng một trận lớn ở Vụ Quang (tháng 10 năm 1894), nhưng vẫn không xoay chuyển được tình thế. Ngày 28 tháng 12 năm 1895, thủ lĩnh Phan Đình Phùng cũng bị tử thương trong một trận kịch chiến [12]. Đến đầu năm 1896, cuộc khởi nghĩa Hương Khê mà Phan Đình Phùng, Cao Thắng và các tướng lĩnh khác đã dày công xây dựng kết thúc.

Theo sử liệu thì di hài Cao Thắng được nghĩa quân đưa về chôn cất tại Ngàn Trươi (núi Vụ Quang). Hiện ở thôn Khê Thượng (huyện Hương Khê) và ở thôn Cao Thắng (xã Sơn Lễ, huyện Hương Sơn) đều có đền thờ ông [13]. Ngoài ra, tên ông còn được dùng để đặt tên cho nhiều trường học và đường phố tại Việt Nam.