广州失守后，粤汉铁路被切断，武汉更不值得用重兵防守了，面对这种情况，重庆政府吸取南京保卫战的教训，不做孤城困守，决定放弃武汉，10月25日弃守武汉。 日军26日占领武昌、汉口。2日，占领汉阳，武汉保卫战至此结束。
武汉会战历时4个半月，以主动撤出武汉而告结束。战役而言，日军占领了武汉三镇，并控制了国的腹心地区，取得了胜利。但战略而言，则日本并未能实现其战略企图。日本大本营认为“只要攻占武汉、广州，能支配国”，于是日本御前会议决定发动武汉会战，迅速攻占武汉，以迫使国政府屈服。为此还规定“集国家力量，以在本年内达到战争目的”、“结束对国的战争”。但是，国政府既未因武汉、广州的失守而屈服，日本的侵华战争也未因日军占领武汉、广州而结束。国政府在武汉失守后声明“一时之进退变化，绝不能动摇我国抗战之决心”，“任何城市之得失，绝不能影响于抗战之全局”；表示将“更哀戚、更坚忍、更踏实、更刻苦、更猛勇奋进”，戮力于全面、持久的抗战。
武汉会战以后，本来感到兵力不足的日军，随着战线的延长，兵力益发感到不足，无力再组织像淞沪、徐州和武汉会战这样大规模的、以攻城略地为目标的战略进攻，而被迫转为战略防守。这使国的抗战由战略防御阶段发展为战略相持阶段，日本侵略军则陷入了它自身所最不愿意进行的持久战的泥淖之，无法自拔，从而导致日本侵华政策的转变由军事打击为主、政治诱降为辅，改为以政治诱降为主、军事打击为辅；由以主要兵力进行正面战场的作战，改为转移兵力进行敌后战场的“治安”作战。
武汉失守之后，日本华北派遣军开始集全力对我晋察冀根据地的二十五路围攻作战，鉴于当年的严峻形势，晋察冀军区召开了紧急军事会议，以商讨应对之策。李国韬所部安国**团暂时归晋察冀军区直接领导，因此李国韬也有幸参加了此次会议。
在此次会议，晋察冀军区聂司令员在会议对武汉会战的得失，做了一次总结性的发现，他“武汉会战国广大官兵总体是英勇顽强的，曾大量杀伤日军，并给日军以重大打击。但由于最高决策者及有些高级将领作战指导欠妥，以致在消耗敌人的同时过多地消耗了自己阵亡将士人数，军事委员会统计为254628人，加负伤超过40万，主要原因是战役单纯地进行阵地防御，与日军拼消耗。国幅员广大，日军可以回避我们的阵地设施，而日军的惯用战法是迂回包围，即使从阵地防御的角度来看，在作战指导也有不足与失误兵力分散，以连绵不断的一线式阵地进行防御战斗，而且逐次使用兵力，缺乏有力的战略预备兵团；会战过程，经常处于被动地位，处处追随在敌人行动之后，不少措施类似“挖肉补疮”；在指挥体系，受人事关系影响过大，许多兵力调配不是以作战需要为依据，而是按派系及资历任官，职务与所属兵力不适应，造成“屋下架屋，床叠床”的弊病；命令、报告的转达，自军事委员会至基本战略单位的师，要经过战区、兵团、集团军、军团、军5个层次才能到达，难免贻误战机。”
聂司令停顿了一下，接着道“我们八路军应该充分的从这次会战吸取经验教训，日军装备精良训练有素，战斗力极其强悍，这一点是有目共睹的。但是日军并不是不可战胜的，而我华民族却是永不屈服的。只要我们坚持抵抗，一定能够取得抗日战争的最后胜利。平型关大捷，台儿庄大捷，万家岭大捷，这一次次巨大的胜利，都证明了日军并不是不可战胜的，只要我们战略运用得当，扬长避短，便可以狠狠的打击日军，乃至彻底战胜日军。如我们这次反扫荡作战，日军出动数万兵力，远胜于我军，可谓是来势汹汹。可是我们仍然取得了阜平战役，全歼16联队的辉煌胜利，是因为我们采用的正确的战略。事实证明我们的
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