随着大批国军后续部队的源源到来，日军第11军不得不放弃了对桂林的进攻，转而再留下部分部队留守广西门户全县以后，主力部队退入湖南。而从南线协助第11军进行桂柳作战的日军第23军也放弃了原先所占领的广西土地，一部分部队经过中越边境，进入早已被日军所控制的法属印度支那，加入南方军的序列,另一部分则退回广东。国军部队对撤退中的日军发动衔尾追击，收复广西大部地区。第四战区和广西省政府也在不久以后宣布重新回到桂林。

日军在中国战场上发动的最后一次全面进攻“1号作战”就这样以一种虎头蛇尾的结局收场了。

整个桂林保卫战从10月28日，日军与桂林城外守军发生交火开始，一直进行到12月20日，日军被迫全线撤退为止，时间总计54天。当全国战局全面恶化之时，桂林保卫战鼓舞了全国人民的抗战信心，展示了中国人民反抗外来侵略、捍卫祖国民族独立的爱国主义精神。当时重庆军事委员会主办的《扫荡报》在战役结束以后，给桂林守军的致敬书中这样写道：“这50天来，敌寇不断用强大的兵力猛击你们；甚至滥用毒气，做出不齿于人类的野蛮事。而你们装备劣势，给养不足，援军接应困难，负伤缺乏医药，各种条件都不如敌人。你们用血肉抵档敌人的炮火，用血肉保卫祖国的名城，给四万万同胞吐了一口闷气！有了你们这一战，才觉得做中国人是最高贵的。后方的同胞对你们真是说不尽的感激，说不尽的崇敬！”重庆《大公报》也以“感谢桂林守军”为题发表社论称道：“桂林54天是索得敌军巨大的代价，桂林54天是在明耻教战。全国人都应惭愧对国家太少贡献；而凡是中华军人必更普遍反省自己的决心与努力是否也如同桂林守军，我们以为桂林之战贡献至大，不仅向敌人索取了代价，也给中国军人做了榜样。”《救国日报》社在自己的社论中也这样写道：“抗战8年，战死疆场之英雄烈士，至少数10万人；而保卫国士，致死不屈者，亦不在少数；但其对国家贡献之大，于全局胜败有决定作用者，当为桂林守军。”

在战役期间，桂林守军四个师的部队共战死一万三千余人，伤病与战死者大致相等。可谓是一场代价巨大的惨烈胜利。

日军前线指挥官者在后来递交大本营的战报中说：“皇军在桂林一役中阵亡1万3千9百余人，伤1万9千1百余人，失踪300余人，其中旅团长级别的少将一名，阵亡9名大佐级别的联队长、31名中佐级别的大队长，近100名中队长和小队长，漓江之水
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