Trận hội chiến xe tăng Dubno - Lutsk - Brody đã gây thiệt hại nặng cho các quân đoàn cơ giới Liên Xô. Hầu hết các xe tăng cũ kiểu BT và xe bọc thép T-26, T-28 đều bị phá huỷ. Một nửa trong số đó bị loại khỏi vòng chiến đấu bởi các máy bay ném bom của Đức. Quân đoàn cơ giới 8 bị xóa sổ. Các quân đoàn cơ giới 9, 15, 19 và 22 đều bị thiệt hại nặng. Sau trận đánh này, Phương diện quân Tây Nam (Liên Xô) phải dựa vào các đơn vị pháo chống tăng để cản đường tập đoàn quân xe tăng 1 (Đức) do số lượng xe tăng T-34 KV được hậu phương tăng viện khá hạn chế. Số kíp lái sử dụng thành thạo loại xe tăng mới không nhiều. Ngoài việc bị đánh bất ngờ thì sai lầm cơ bản của Phương diện quân Tây Nam là đã vội vã phản công trong khi không tập hợp được đầy đủ các binh đoàn xe tăng thành một khối tác chiến mạnh. Thêm vào đó, mệnh lệnh bắt buộc phải phản công ngay của Đại bản doanh Bộ tổng tư lệnh tối cao quân đội Liên Xô cũng làm cho tình hình thêm trầm trọng. Trong khi chưa nắm được tình hình, những đòn phản công thường không nhằm trúng những cánh quân xe tăng chủ lực của quân Đức và bị các đơn vị này phản đột kích từ hai bên sườn. Một sai lầm nữa là tư lệnh quân đoàn cơ giới 8 đã chia quân của mình làm hai cánh khi lực lượng đã mỏng, không hỗ trợ được nhau. Việc giao cho chính ủy N. K. Popel là người chưa được huấn luyện về xe tăng chỉ huy cụm quân quan trọng nhất vội vã đột kích vào Dubno cũng là một nguyên nhân làm cho cuộc tấn công bị đơn độc và nhanh chóng bị quân Đức bao vây.[18] Không thể gánh được trách nhiệm về sự thất bại của quân đoàn cơ giới 8, ngày 30 tháng 6, Ủy viên hội đồng quân sự phương diện quân Tây Nam, chính ủy quân đoàn N. N. Vashughin đã tự sát.[19]

Mặc dù tập đoàn quân xe tăng 1 của Đức cũng chịu những thiệt hại nặng, nhưng nó đã nhận được nguồn tăng viện từ hậu phương nước Đức cả về xe tăng và các tổ lái mới và nhanh chóng lấy lại sức mạnh. Không quân Đức cũng đóng một vai trò quan trọng trong trận Dubno - Lutsk - Brody. Nó đã hoàn thành hai nhiệm vụ một lúc, vừa kiềm chế tối đa không quân ném bom của Liên Xô và tấn công tiêu diệt nhiều xe tăng Liên Xô trên mặt đất. Trận hội chiến xe tăng Dubno - Lutsk - Brody đã cản bước tiến của Cụm tập đoàn quân Nam (Đức) trong suốt tuần đầu của cuộc chiến tranh. Do hầu hết các binh đoàn xe tăng đều bị hút vào hướng Dubno - Lutsk - Brody, các tập đoàn quân 6 và 17 Đức chưa thể triển khai các đòn đột kích vào các khu phòng thủ vững chắc của Liên Xô trên đường biên giới cũ. Tướng xe tăng Đức Hermann Hoth viết trong hồi ký:

Cuộc phản công bằng xe tăng thất bại trên vùng Dubno - Lutsk - Brody đã đẩy Phương diện quân Tây Nam (Liên Xô) vào tình thế khó khăn. Tại Ostroh đã hình thành một bàn đạp tấn công quan trọng của quân đội Đức nhằm vào hướng Shepetovka - Kiev. Chặn đánh tập đoàn quân xe tăng 1 (Đức) trên hướng này chỉ có cụm quân M. F. Lukin với rất ít xe tăng. Từ bàn đạp này tập đoàn quân xe tăng 1 (Đức) có thể tự do cơ động vòng lên phía Bắc để tấn công tập đoàn quân 5 hoặc vòng xuống phía Nam để bao vây các tập đoàn quân 6 và 12 (Liên Xô), hoặc đột kích thẳng vào Kiev.