Chưa đầy một ngày sau khi phát hành, "Em của ngày hôm qua" đã thu hút hơn 300 ngàn lượt nghe trên Zing MP3. Sau ba ngày, ca khúc đạt hơn 1 triệu lượt nghe và 100 triệu lượt nghe sau 3 tháng.[3] Ca khúc đã vươn lên vị trí dẫn đầu bảng xếp hạng bài hát Việt Nam tại trang web 4 tuần liên tiếp.

Ca khúc đã đứng vị trí quán quân bảng xếp hạng Bài hát yêu thích ba tuần liên tiếp từ ngày 7 tháng 2 đến 21 tháng 2 năm 2014[4] trước khi giành được giải chung cuộc của tháng tại lễ trao giải tổ chức ngày 2 tháng 3.[5]