В ходе этой операции была разгромлена 8-я немецкая армия. Советские воины освободили значительную часть Правобережной Украины, Молдавской ССР, ворвались в Румынию.
Советские войска потеряли 266 тыс. человек, из них 66 тыс. убитыми и пропавшими без вести. Немецко-румынские войска потеряли более 118 тыс. человек только убитыми, взяли в плен более 27 тыс. человек. Десять немецких дивизий были разгромлены, потеряв от 50 до 75% личного состава и почти все тяжелое вооружение. Ещё 16 немецких и румынских дивизий понесли тяжелые потери. Кроме того, противник понес огромные материальные потери: 165 самолетов было захвачено и уничтожено, более 1400 танков и штурмовых орудий уничтожили или захватили, было утрачено более 5,8 тыс. орудий и минометов и т. д. Генерал-фельдмаршал Манштейн и генерал-полковник Холлидт за страшное поражение на южном фланге были отправлены в отставку.
Уманско-Ботошанская операция считается одной из самых успешных операций Красной Армии. Наступление 1-го и 2-го Украинских фронтов привели к разрыву фронта группы армий «Юг». Советские войска в довольно короткие сроки продвинулись на 200—320 км. Были освобождены значительные территории Правобережной Украины и Молдавии. Советские войска начали освобождение от фашизма Румынии. Были созданы условия для соседнего 3-го Украинского фронта в деле освобождения Одессы, а также проведения операции по освобождению Кишинева.
Операция имела большое военно-политическое значение. Большие успехи советских войск и их стремительное наступление вызвали некоторое «просветление» в головах румынских, болгарских и венгерских политиков и военных. Румыния в апреле даже запросила у Москвы условия перемирия. Москва потребовала порвать отношения с Берлином, перейти на сторону СССР, признать границу 1940 года и возместить убытки за действия румынских оккупантов на советской территории. Эти условия румынское правительство отвергло. Однако Берлин уже не мог надеяться на верность своих сателлитов. Немцы сначала оккупировали Венгрию, а затем и Румынию. Западные же союзники СССР, впечатленные успехами Красной Армии и опасаясь опоздать к дележке «шкуры берлинского медведя» ускорили подготовку к высадке войск во Франции.
Особенностью операции стало наличие ряда значительных водных рубежей, которые в условиях весенней распутицы и половодья стали труднопреодолимыми. Как писал Конев, войскам приходилось преодолевать «сплошную непролазную грязь». История ещё не знала столь масштабной и успешной операции, которую провели в условиях «полного бездорожья и весеннего разлива рек».