Quan Vũ không những cuối cùng không hạ được Tương Dương và Phàn Thành mà còn bị thua nặng ở mặt trận phía bắc, thiệt hại rất nhiều binh sĩ. Quan Vũ kéo về mới biết My Phương, Phó Sĩ Nhân đã đầu hàng và giao nộp Công An và Giang Lăng cho Đông Ngô.

Quan Vũ không còn đường về khi đã mất căn cứ, với binh lực mỏng yếu không chống đỡ nổi sự truy kích của quân Ngô và cuối cùng bị bắt giết.

Sau trận Tương Dương Phàn Thành, Lưu Bị bị thiệt hại nặng nề nhất. Ngoài số không nhỏ binh mã Kinh châu, Lưu Bị mất hết những quận Kinh châu còn lại sau hòa ước năm 215 với Tôn Quyền. Tào Tháo vẫn giữ được bờ cõi như cũ, Tôn Quyền đoạt được nốt Vũ Lăng, Nghi Đô và nửa Nam quận từ tay Lưu Bị.

Hậu quả gián tiếp đối với Lưu Bị còn nặng nề hơn nữa do tác động cả từ phía Đông Ngô: những mâu thuẫn mới nảy sinh quanh việc truy cứu trách nhiệm về cái chết của Quan Vũ trong nội bộ phe Thục dẫn tới việc bỏ Thục theo Ngụy của Mạnh Đạt, khiến Lưu Bị sau đó mất thêm 3 quận, gồm Tây Thành, Thượng Dung thuộc Ích châu và Phòng Lăng thuộc Kinh châu (quận mới thành lập)[5]. Bản thân Lưu Bị vì mối thù mất Quan Vũ mà dốc quân đi đánh Tôn Quyền, mà hậu quả là thua tan nát, khiến chính ông lâm bệnh rồi mất không lâu sau đó.