Hai bên đều bị thiệt hại về người và của nhiều, nhưng không có con số chính thức. Và theo Léopold Pallu, vì các quan trấn giữ thành Mỹ Tho cho đốt hết các kho nhà nước, và cả các xâu tiền kẽm, nên quân Pháp "chẳng còn vớt vát được gì. Tại các ụ đóng ghe ta cướp được vài thuyền quan thật đẹp bằng gỗ giá tị là một loại gỗ rất quý. Ta liền tu sửa các ghe cướp được, trang bị khi giới, đem tăng cường cho hạm đội của ta".[17]. Khi hay tin quân viễn chinh Pháp chiếm được Mỹ Tho, Đề đốc Charner đã đến nơi sắp xếp việc hành chính, chính trị và lo việc phòng giữ thành.

Về phía các quan nhà Nguyễn, thì Tổng đốc Nguyễn Công Nhàn chạy về Kiến Đăng, Tuần phủ Nguyễn Hữu Thành chạy về Biên Hòa, và rồi cả hai đều dâng sớ chịu tội, đổ lỗi cho nhau. Vua Tự Đức và các đại thần trong triều, từ khi mất ba tỉnh miền Đông chỉ họp bàn loanh quanh, chưa tìm được kế sách cứu nước. Cho nên khi hay mất thêm Định Tường, nhà vua chỉ còn biết ra lệnh cho ba tỉnh là Bình Thuận, Khánh Hòa và Bình Định; mỗi tỉnh phải xuất 500 quân kéo vào Biên Hòa, Vĩnh Long và An Giang để hỗ trợ cho Định Tường, và lệnh cho các quan bại trận ở Định Tường phải trở về lập công chuộc tội[18].

Sau khi thất trận này, tướng Nguyễn Bá Nghi thấy tình hình không thể sáng sủa được, bèn thảo thư nghị hòa với Charner[19].

Khác với cách ứng phó của một số tướng tá nhà Nguyễn, ngay từ lúc quân Pháp san bằng Đại đồn Chí Hòa, quân triều đình rút chạy; thì các đạo quân ứng nghĩa vẫn bám sát đối phương để chiến đấu. Đến khi Định Tường thất thủ, phong trào kháng chiến của nhân dân càng bùng lên dữ dội, và làm chủ được nhiều làng xã. Cho nên, theo GS. Nguyễn Phan Quang, mặc dù quân Pháp chiếm được Định Tường, nhưng chỉ đóng được ba đồn là Gia Thạnh, Chợ Gạo và Gò Công. Nổi bật trong số những đạo quân ứng nghĩa, có Trương Định với khoảng 6.000 quân, làm chủ vùng Tây Nam Gò Công; Đỗ Trình Thoại ở vùng Tân Hòa, Gò Công; Phủ Cậu ở vùng Rạch Chanh (Mỹ Tho); Võ Duy Dương ở vùng Tây Bắc Định Tường; và của Quản Tu (người đã bắn chết Trung tá Bourdais trên kênh Trạm (tức sông Bảo Định).

Bất lực trước sức đề kháng của nhân dân Việt, Đề đốc Hải quân Charner đã xin từ chức. Tháng 10 năm 1861, Đô đốc L. Bonard được cử sang thay, quyết tâm thực hiện lệnh của Bộ trưởng Hải quân Pháp là phải giữ vững sự đô hộ của chúng ta ở Sài Gòn...ở đó chúng có thể ở lại lâu dài.[20]