Безвозвратные потери Красной армии в Советско-финской войне составили почти 127 тысяч человек. Финны потеряли убитыми и пропавшими без вести в пять с половиной раз меньше – около 23 тысяч солдат.
По мирному договору Советскому Союзу отходили территории на Карельском перешейке со вторым по величине городом Финляндии – Выборгом – и ряд островов в Финском заливе. Также СССР получал в аренду на тридцать лет военно-морскую базу в Ханко. 430 тысяч финнов были вынуждены оставить свои дома и переселиться в глубь страны
Впоследствии негативный опыт войны с Финляндией заставил советское военное руководство обратить более серьезное внимание на вопросы боевой подготовки войск и ведения боевых действий в зимних условиях.
Считается, что память о поражении на Халхин-Голе стала одним из факторов, помешавших Японии вступить в войну с Советским Союзом на стороне Третьего рейха в 1941 г.
Уже 29 мая из Москвы самолетами в район конфликта отправились лучшие авиаспециалисты и опытные летчики (в том числе 11 Героев Советского Союза) во главе с начальником ВВС Красной армии комкором Я. В. Смушкевичем. Также на Халхин-Гол был направлен Г. К. Жуков
Москва предлагала Хельсинки обмен территорий на Карельском перешейке на подступах к Ленинграду на обширные пространства Карелии и возмещение стоимости оставляемой финскими гражданами собственности.