Trong số 125.000 quân Đức tại cánh Bắc của Cụm tác chiến Weichs, chỉ có trên dưới 7.000 quân thoát vây chạy về Kursk và sau đó về nhập với cụm quân Kursk. Chỉ riêng tại thị trấn Kastornoye, quân Đức đã tổn thất 28.000 quân chết và 15.000 bị bắt làm tù binh, hầu hết số xe tăng ít ỏi còn lại bị quân đội Liên Xô phá hủy hoặc thu giữ.[4] Quân đội Liên Xô cũng tổn thất trên 13.000 người[3], trong đó có hơn 2.000 người bị lạc và chết trong bão tuyết.[4]

Trong tháng 2 năm 1943, ngoài vòng vây lớn nhất đối với quân Đức tại khu vực Stalingrad, còn có hai "tiểu Stalingrad" nữa đã hình thành tại thượng lưu sông Đông và tại cả hai vòng vây này, quân đội Đức Quốc xã đều bị tổn thất nặng nề. Quân đội Liên Xô đã tạo được một thế trận áp đảo trên hướng tấn công chủ yếu và dám để các hướng thụ động bị yếu nhằm tập trung binh lực, hỏa lực và phương tiện để mở đột phá khẩu. Mặc dù tấn công trong bão tuyết nhưng quân đội Liên Xô đã vận dụng hầu như tất cả các phương tiện có trong tay, kể cả phương tiện thô sơ để phục vụ các cuộc tiến công.

Đối với quân đội Đức Quốc xã, hai thất bại lớn đầu năm mới 1943 tại Ostrogozhsk-Rossosh và Voronezh-Kastornoye đã làm xuất hiện một lỗ hổng rộng hàng trăm km trên mặt trận Xô-Đức, tạo nên nguy cơ chia cắt Cụm Tập đoàn quân Trung tâm với Cụm tập đoàn quân Sông Đông (từ ngày 12 tháng 2 đổi tên thành Cụm tập đoàn quân Nam). Những thất bại liên tiếp đã buộc Hitler phải đi đến những quyết định tiến hành những biện pháp đặc biệt để cứu vãn tình hình mặt trận phía Đông. Ngay sau khi mất thành phố Kursk, quân đội Đức đã điều động Quân đoàn xe tăng 2 SS từ nước Đức sang gồm các sư đoàn xe tăng SS "Đế chế", "Adolf Hitler" và "Đầu lâu". Đây là một đơn vị đột kích mạnh của quân đội Đức Quốc xã, gồm toàn bộ sĩ quan và binh sĩ đều thuộc lực lượng SS, được trang bị hơn 400 xe tăng "Con Cọp" và "Con Báo". Chính Quân đoàn xe tăng 2 SS đã đóng vai trò quyết định trong việc đánh chiếm thành phố Kharkov lần thứ hai từ tay Phương diện quân Voronezh (Liên Xô). Giữa tháng 3 năm 1943, tập đoàn quân xe tăng 2 và Tập đoàn quân 9 (Đức) cũng được lệnh rút khỏi "chỗ lồi" Rzhev - Vyazma để chuyển đến hướng Oryol, phía Bắc Kursk với ý đồ chuẩn bị cho trận tấn công lớn tại đây. Sau chiến dịch này, Cụm tập đoàn quân B của quân đội Đức Quốc xã bị giải thể. Quân số và các đơn vị còn lại của nó được nhập vào Cụm tập đoàn quân Sông Đông (từ ngày 12 tháng 2 là Cụm tập đoàn quân Nam). Thống chế Maximilian von Weichs được điều sang làm tư lệnh Cụm tập đoàn quân F đóng tại vùng Balkan.

Đối với quân đội Liên Xô, hai chiến dịch Ostrogozhsk-Rossosh và Voronezh-Kastornoye mặc dù thắng lợi nhưng cũng làm bộc lộ một số điểm yếu trong thực hành tác chiến tấn công. Đó là việc chuẩn bị không chu đáo việc tiếp tế nhiên liệu cho xe tăng nói riêng và toàn bộ công tác hậu cần nói chung. Trong khi thực hành các cuộc đột kích có chiều sâu lên đến 200 km thì các đơn vị hậu cần luôn luôn bị rớt lại sau. Cố nhiên bão tuyết cũng là một trong những nguyên nhân gây trở ngại nhưng điều chủ yếu là việc chuẩn bị xe cộ không chu đáo. Nhờ vào sự tháo vát của những người lính và những nông dân Cossak khi họ ủng hộ những đàn ngựa Bitiuk nổi tiếng khỏe và dẻo dai thì mới khắc phục được phần nào những thiếu sót đó. Thiếu sót này về sau vẫn lặp lại và trở thành nghiêm trọng khi quân đội Liên Xô tiếp tục tấn công trên cả hai hướng Kharkov và Zaporozhye trong chiến dịch "Nhảy Vọt".[16]

Việc sử dụng những xe tăng T-34/76 và xe tăng KV cũng trở nên bừa bãi và vi phạm các chuẩn mực kỹ thuật. Khi được tin báo một số xe tăng KV mới đột nhiên bị mất tính năng chiến đấu, tướng Ya. N. Fedorenko, chủ nhiệm xe tăng thiết giáp đã ra mặt trận kiểm tra ngay và thấy rằng các chỉ huy xe tăng đã sử dụng nhiên liệu không đúng chủng loại, có gì dùng nấy. Họ còn chất và nhồi nhét lên xe tăng đủ thứ có thể chở được làm cho xe bị quá tải, hao mòn lớn. Những sai lầm này đã được khắc phục kịp thời nên Phương diện quân Voronezh vẫn bảo đảm đủ xe tăng cho các hướng đột kích chủ yếu.[17]

Song sai lầm lớn nhất lại xuất phát từ tâm lý "say sưa trước chiến thắng" của các cấp chỉ huy, kể cả đối với F. I. Golikov, tư lệnh Phương diện quân Voronezh. Với ý nghĩ cho rằng quân Đức vẫn đang tháo chạy về phía Tây, F. I. Golikov vẫn tiếp tục vạch kế hoạch đánh chiếm Belgorod-Kharkov trong hành tiến mà không cần trinh sát chiến dịch, do đó đã không phát hiện được Quân đoàn xe tăng 2 SS và Tập đoàn quân xe tăng 4 (Đức) đã tập kết ở phía Nam Kharkov. Để chạy đua với thời gian, Phương diện quân Voronezh đã đưa tất cả các đơn vị thuộc quyền lên tuyến đầu, không bố trí lực lượng dự bị chiến dịch. Và kết quả là trong giai đoạn cuối của Chiến dịch Belgorod-Kharkov sau đó một tháng, Phương diện quân Voronezh đã gặp thất bại nghiêm trọng và chỉ giữ được Kharkov trong 28 ngày ngắn ngủi[18] khi phát xít Đức đánh bại quân đội Liên Xô tại sườn Tây Nam của mặt trận Xô-Đức trong Chiến dịch Donets.