Cũng giống như phần lớn các trận đánh khác ở Thái Bình Dương, thương vong của quân Nhật nặng nề hơn quân Mỹ rất nhiều. 8.010 lính Nhật tử trận và chỉ có 313 người bị bắt làm tù binh. Về phía Mỹ chỉ chịu tổn thất 328 người tử trận và 1.571 bị thương. Vài trăm lính Nhật lẩn trốn vào rừng và tiếp tục chiến đấu du kích cho đến hết cuộc chiến. Họ được chỉ huy bởi Trung úy Kinichi Yamada trên hòn đảo san hô Aguijan về phía Nam của Tinian và chỉ đầu hàng vào ngày 4 tháng 12 năm 1945. Tuy nhiên mãi cho đến năm 1953, người lính Nhật cuối cùng trên đảo là Murata Susumu mới bị bắt giữ.

Sau trận đánh, Tinian trở thành một trong những căn cứ quan trọng nhất cho những trận đánh và chiến dịch khác của quân Đồng Minh trong chiến tranh Thái Bình Dương. Căn cứ có một trại lính đáp ứng được cho 50.000 quân đồn trú. Ngay sau khi trận đánh vừa kết thúc 15.000 công binh thuộc Tiểu đoàn Seabees được cử tới đảo gấp rút xây dựng 6 đường băng 2.400 mét cho các oanh tạc cơ hạng nặng pháo đài bay B-29 cất cánh thực hiện oanh tạc vào các mục tiêu ở Philippines, quần đảo Ryukyu và lãnh thổ Nhật Bản, kể cả vụ ném bom nguyên tử xuống Hiroshima và Nagasaki.