Cô gái trên sông nhận được cả những đánh giá phê bình tích cực lẫn tiêu cực. Các nhà lãnh đạo cao cấp của Đảng Cộng sản Việt Nam đã lên án phim đến hai lần tại diễn đàn của Hội nghị Mặt trận Tổ quốc Việt Nam và tại kỳ họp của Quốc hội khóa 7; nội dung phê phán xoay quanh việc trong phim người cán bộ cách mạng thì bội bạc, còn tên lính ngụy, người yêu của cô gái trên sông thì lại thuỷ chung. Bộ phim bị coi là đã bôi nhọ hình ảnh người chiến sĩ cách mạng.[3] Cảnh nóng của diễn viên Minh Châu trong phim còn bị đánh giá ác cảm là "Xem phim 'Cô gái trên sông', Thấy 2 khúc thịt người chồng lên nhau...".[7] Báo Hà Nội mới lại khen ngợi Cô gái trên sông "là một kết hợp đẹp đẽ giữa câu chuyện nhiều bi kịch nhưng không bi lụy cùng ngôn ngữ điện ảnh tinh tế và diễn xuất xuất sắc của các diễn viên, đặc biệt nữ nghệ sĩ Minh Châu trong vai Nguyệt". Báo Thanh niên còn đặc biệt nói phim "đã đi vào lịch sử điện ảnh Việt Nam như một tác phẩm mang tính đột phá lớn về nội dung tư tưởng và nghệ thuật.[2] Báo Thể thao văn hóa lại trích dẫn câu nói của đạo diễn Đặng Nhật Minh, “Trong điện ảnh, tất cả đều là giả, nhưng những cái giả đó được dùng để nói lên sự thật” để kết luận, "Với bộ phim này, ông đã làm được điều đó. Nói lên được những sự thật mà không phải ai cũng dám nói, và nói xong thì cầm chắc đối mặt với rắc rối, nhưng để rồi, cùng với thời gian, giá trị của sự thật đó càng được khẳng định. Chính người xem cũng bị/được thuyết phục, bởi sự thật đó… thật quá, không có một chi tiết nào khiến người xem cảm thấy có sự cường điệu, giả tạo, có bàn tay can thiệp của nhà làm phim."[4] Cô gái trên sông còn được dư luận quốc tế đón nhận tích cực, "như một biểu hiện của đường lối đổi mới của Việt Nam trong lĩnh vực văn nghệ".[3]