Hải quân Nhật Bản đã thành công trong việc dụ Đệ Tam Hạm đội của Halsey ra khỏi vành đai bảo vệ của lực lượng đổ bộ, nhưng những lực lượng nhỏ lẻ còn lại tỏ ra là một đối thủ đáng gờm. Lực lượng mà Halsey đã vô tình bỏ lại bao gồm khoảng 450 máy bay, tương đương với quy mô của năm mẫu hạm chủ lực, dù không phải loại mạnh mẽ và không được trang bị vũ khí chống hạm. Những con tàu này đều chậm chạp và không được vũ trang nhiều, nhưng phần lớn đều sống sót qua trận đánh nhờ việc xả khói che mắt người Nhật và được bảo vệ bởi những cơn mưa rào. Máy bay của họ, dù không được vũ trang đầy đủ, nhưng đã đánh chìm và làm hư hại nhiều tàu, và tạo thế hỗn loạn tới Lực lượng Trung tâm của Kurita suốt trận đánh.

Việc mất liên lạc giữa các bên đã khiến Kurita bỏ lỡ mất những cơ hội ngàn vàng mà đội mồi nhử của Ozawa mang lại. Việc Kurita không thể bắt nhịp với hoạt động của hạm đội mình đã mang lại thêm nhiều tổn thất cho lực lượng của ông. Dù Halsey đã thất bại trong việc bảo vệ sườn phải của Đệ Thất Hạm đội, Taffy 3 cùng các đội bay hỗ trợ đã đẩy lùi một trong những hạm đội mặt nước hùng mạnh nhất của Nhật Bản kể từ Trận Midway. Việc làm chủ bầu trời, điều động tàu hợp lý, những sai lầm chiến thuật của các chỉ huy Nhật Bản, sở hữu công nghệ radar và hệ thống pháo tân tiến, cũng như sự dũng cảm của các thủy thủ đã góp phần dẫn đến chiến thắng vang dội của người Mỹ.

Thiệt hại tại khu vực thượng tầng của khu trục hạm Heermann do đạn pháo Nhật gây ra trong trận Samar.

Trong cuộc giao tranh, người Nhật có lợi thế rất lớn về hỏa lực pháo trên những chiếc thiết giáp hạm và tuần dương hạm của họ, có tầm bắn xa và uy lực hơn nhiều so với người Mỹ, nhưng họ thiếu khả năng "bắn mù" và bị những cơn mưa rào và khói làm ảnh hưởng tới việc dẫn bắn. Hệ thống điều khiển hỏa lực của Nhật tính toán rất thủ công và rất mất thời gian để tính toán lại khi các mục tiêu - những khu trục hạm của Mỹ, liên tục thay đổi lộ trình và tốc độ di chuyển. Trong khi đó, người Mỹ hoàn toàn có thể duy trì sự chính xác cho pháo của họ nhờ hệ thống dẫn bắn/kiểm soát hỏa lực MK-37 và hệ thống máy tính có thể tính toán các thông số rất nhanh, cũng như hệ thống nạp đạn tự động của pháo 5-inch (127 mm) khiến họ nạp đạn nhanh hơn bình thường.

Ngoài ra, sự chính xác của pháo 5-inch (127 mm) và pháo cao xạ 40 mm được dẫn bắn bởi radar đã bắn hạ nhiều chiếc kamikaze, và việc thiếu những hệ thống trên đã khiến người Nhật khá bị động khi bị máy bay Mỹ tấn công. Cuối cùng, lực lượng tấn công của Nhật Bản ban đầu đã sử dụng các loại đạn xuyên giáp, hầu như không hiệu quả đối với các tàu không bọc giáp vì chúng xuyên thẳng qua tàu mà không phát nổ. Các khu trục hạm và khu trục hạm hộ tống của Mỹ đã được thiết kế với sực chịu đựng tốt và có thể duy trì hoạt động bình thường sau khi trúng hơn chục loạt đạn như thế.

Tóm lại, có thể lập luận rằng trong tất cả các trận chiến ở mặt trận Thái Bình Dương, Samar thể hiện rõ nhất tính hiệu quả của các cuộc tấn công bằng đường không và ngư lôi phóng từ khu trục hạm để chống lại các tàu mặt nước lớn hơn. Người Nhật lại tỏ ra quá thận trọng, vì họ tin rằng họ đang phải đối đầu với một lực lượng mạnh hơn rất nhiều.

Hàng không mẫu hạm hộ tống USS St. Lo (CVE-63) phát nổ sau khi trúng một chiếc kamikaze, Samar, ngày 25 tháng 10 năm 1944.

Taffy 3 của Clifton Sprague mất hai hàng không mẫu hạm hộ tống: Gambier Bay bởi hỏa lực của tàu mặt nước, và St. Lo bởi các cuộc tấn công cảm tử của máy bay Nhật. Trong số bảy tàu thuộc lực lượng hộ tống, gần một nửa trong số đó bị đánh chìm, bao gồm hai khu trục hạm (Hoel và Johnston) và một khu trục hạm hộ tống (Samuel B. Roberts), cũng như nhiều máy bay. Bốn chiếc còn lại đều bị hư hại ở nhiều mức độ khác nhau. Dù đây chỉ là một lực lượng nhỏ của người Mỹ, hơn 1.500 thủy thủ, phi công và lính Thủy quân Lục chiến tử trận, tương đương với thương vong của Hải quân Đồng Minh tại trận hải chiến ngoài khơi đảo Savo ở Guadalcanal hai năm trước đó. Thương vong của người Mỹ ở Samar cao hơn tổng thương vong của Mỹ ở hai trận đánh nổi tiếng là Biển San Hô và Midway, bao gồm 543 người và ba tàu ở Biển San hô, và 307 người và hai tàu ở Midway.

Về phía Nhật Bản, họ mất ba tuần dương hạm hạng nặng, và chiếc thứ tư rút về căn cứ với hư hỏng rất nặng, mất hẳn phần mũi tàu (chiếc Kumano). Toàn bộ thiết giáp hạm của Kurita, trừ chiếc Yamato, đều chịu thiệt hại đáng kể, toàn bộ các tàu cỡ lớn còn lại đều phải lưu lại trong cảng, và Hải quân Nhật Bản coi như không còn hiệu quả đến khi chiến tranh kết thúc. Người Mỹ mất tổng cộng sáu tàu, với tổng tải trọng 38.000 tấn trong toàn bộ chiến dịch ở vịnh Leyte, năm trong số đó thuộc Taffy 3. Người Nhật mất 26 tàu, với tổng tải trọng hơn 310.000 tấn.[74]

Nếu Kurita tiếp tục cho lực lượng của ông tiến lên, ông có thể dễ dàng chọc thủng hàng phòng ngự của Taffy 3 và toàn bộ tàu vận tải và lực lượng đổ bộ của quân Đồng Minh ở tập trung ở vịnh Leyte sẽ bị đe dọa một cách nghiêm trọng vì chúng hoàn toàn nằm trong tầm pháo của các thiết giáp hạm của Kurita. Lực lượng cứu viện của McCain hay toàn bộ TF 34 của Halsey khó có thể quay về kịp thời gian để hỗ trợ Taffy 3. Kết cục của cuộc hải chiến Leyte nói riêng và chiến dịch tái chiếm Philippines nói chung có thể đã khác.

Do trận đánh diễn ra trên rãnh Philippines, nên phần lớn số tàu đều chìm ở độ sâu rất lớn, hơn 7.000 m so với mực nước biển. Chōkai[75] được tìm thấy vào tháng 5 năm 2019 ở độ sâu 5.173 m và chiếc Johnston được tìm thấy vào tháng 4 năm 2021, ở độ sâu 6.460 m - và giữ kỉ lực là xác tàu chìm sâu nhất từng được tìm thấy.[76][77]