Chỉ sau hai tuần tấn công, Phương diện quân Byelorussia 3 Liên Xô đã phá vỡ ý đồ thiết lập tuyến phòng thủ lâm thời của quân đội Đức Quốc xã trên tuyến hồ Naroch - Smorgol - Yventse, đánh chiếm thành phố Vilnius, thủ đô Litva, tạo được một bàn đạp quân trọng để tiến ra Đông Phổ. Cánh Nam của phương diện quân cũng tiến sâu hơn 200 km về phía Tây, chọc thủng tuyến phòng ngự sông Niemen của quân Đức, đánh chiếm một khu vực đầu cầu rất rộng từ Alutus qua phía Đông khu rừng Suvanky đến Zagorany, chỉ cách biên giới Đông Phổ từ 30 đến 45 km, đưa chiến tranh đến cửa ngõ phía Đông nước Đức. Sau chiến dịch, hơn 20 đơn vị chiến đấu xuất sắc của Phương diện quân Byelorussia được tặng danh hiệu Vilnius, 6 đơn vị của Tập đoàn quân 31 được mang danh hiệu Lida và Niemen. Trong đội hình chiến đấu của Tập đoàn quân không quân 1 có Trung đoàn Normandie gồm các phi công Pháp chiến đấu chống lại quân đội Đức Quốc xã bằng các máy bay Yak-3 và Yak-9 của Liên Xô, đã lập nhiều thành tích trong các chiến dịch Vòng cung Kursk và Smolensk. Do lập nhiều thành tích tại các trận không chiến trên khu vực sông Niemen, trung đoàn này được mang tên kép là Trung đoàn Normandie-Niemen[24]

Một điều an ủi cho quân Đức sau thất bại tại Vilnus là, cuộc kháng cự quyết liệt tại thành phố Vilnus phần nào đã cầm chân được quân đội Liên Xô trong một thời gian - nhất là Tập đoàn quân xe tăng cận vệ số 5 - nhờ đó giúp cho quân Đức có thể tạo lập được một tuyến phòng ngự tương đối liên tục trên một địa đoạn nhỏ của mặt trận. Nhờ công lao này, tướng Rainer Stahel đã được Hitler trao thưởng Huân chương Chữ thập sắt Hiệp sĩ. Tuy nhiên, những thành quả đó quá nhỏ bé so với những gì mà quân đội Đức Quốc xã mong đợi đoạn "phòng tuyến liên tục" tại đây cũng chỉ tồn tại được một thời gian ngắn. Mất điểm nút giao thông quan trọng tại Vilnius, quân Đức rõ ràng không thể nào đứng chân tại vùng Pribaltic lâu hơn được nữa. Thật vậy, đến cuối tháng Bảy, Phương diện quân Byelorussia 3 tiếp tục giải phóng Kaunas, phá tan tấm bình phong che chở cho Đông Phổ và tiến sâu hơn nữa về phía Tây.

Trong thời gian chiến dịch Vilnus, một sự kiện bi thảm xảy ra với người Do Thái trong thành phố khi phần lớn trong số họ bị lực lượng SS hành quyết tập thể trong trại lao động cưỡng bách HKP 562 do Karl Plagge chỉ huy, mặc dù suốt thời gian trước đó tính mạng của họ đã được Plagge - một người có cảm tình với dân Do Thái - bảo vệ. Tuy nhiên trong một thông báo ngày 1 tháng 7 năm 1944, Plagge đã khéo léo cảnh báo trước cuộc thảm sát này cho các tù nhân Do Thái biết, nhờ đó 250 người Do Thái đã trốn thoát khỏi trận tàn sát của lực lượng SS.