ב-8 בינואר קיבלה מועצת הביטחון של האו"ם את החלטה 1860, הקוראת להפסקת אש מיידית בין ישראל לחמאס. ההחלטה קוראת לישראל לנסיגה מלאה מעזה, לאחר השלב הראשון של הפסקת אש מוחלטת. 14 מדינות תמכו בהחלטה וארצות הברית נמנעה. שגרירת ישראל באו"ם, גבריאלה שלו, הגיבה להחלטה במילים: "חמאס לא הותיר ברירה, אלא לפעול להגנה עצמית".
ראש ממשלת ישראל, אהוד אולמרט, הודיע מיד לאחר קבלת ההחלטה כי אין בכוונת ישראל להיענות להחלטת מועצת הביטחון של האו"ם: "ירי הרקטות הבוקר רק מוכיח שהחלטת האו"ם אינה מעשית ולא תקוים על ידי ארגוני הרצח". לדבריו, ישראל לא תאפשר לגורמים חיצוניים להתערב בענייני הביטחון של מדינת ישראל. שרת החוץ של ישראל, ציפי לבני, אמרה: "ישראל פעלה, פועלת ותפעל אך ורק לפי שיקוליה, ביטחון אזרחיה וזכותה להגנה עצמית".
ב-11 בינואר הגיע למצרים ולישראל שר החוץ הגרמני, פרנק ולטר שטיינמאייר, כדי לקדם את הפסקת האש והפסקת הטרור. למצרים הוא הציע מומחים וציוד לאיתור מנהרות, ובישראל הביע תמיכה ואמר "אין מדינה בעולם שתסבול ירי על אזרחיה" ו"שעל הקהילה הבינלאומית למצוא דרך לשמור על ביטחון ישראל".
ב-12 בינואר, במסיבת העיתונאים האחרונה של ג'ורג' ווקר בוש כנשיא ארצות הברית, שהתקיימה בבית הלבן, חזר בוש על העמדה כי "לישראל יש הזכות להגן על עצמה", והוסיף כי על צה"ל לנסות להימנע מפגיעה באזרחים חפים מפשע ברצועה. כן אמר, כי בסופו של דבר יצטרכו שני הצדדים להגיע להפסקת אש, אך הבהיר כי הפסקת אש תוכל להתקיים רק אם ארגון החמאס יפסיק את פעילות הטרור שלו נגד מדינת ישראל. בוש הזכיר כי הוא תומך בהקמה של מדינה פלסטינית לצד מדינת ישראל.
ב-15 בינואר הגיע לישראל, לאחר ביקור במצרים, מזכ"ל האו"ם, באן קי מון, ונפגש עם בכירים. המזכ"ל הביע עמדה מאוזנת בסכסוך, אך חזר על עמדתו שהעימות חייב להסתיים באופן מידי ללא כל תנאים, בהתאם להחלטת מועצת הביטחון, ואמר שהדבר תלוי בעיקר בצד הישראלי.
ב-16 בינואר 2009 חתמה ישראל, לאחר משא ומתן שנוהל על ידי שרת החוץ ציפי לבני, על הסכם עם ארצות הברית ובשיתוף עם נאט"ו למניעת הברחות אמל"ח לרצועת עזה.
הפסקת האש.
ב-17 בינואר, סמוך לשעה 23:00, הכריז ראש ממשלת ישראל אהוד אולמרט במסיבת עיתונאים על הפסקת אש חד-צדדית שתכנס לתוקפה החל מהשעה 2:00 בלילה. עם כניסת הפסקת האש לתוקפה, החל צה"ל לדלל את כוחותיו ברצועת עזה. ראש הממשלה אהוד אולמרט, שר הביטחון והרמטכ"ל הכריזו שיעדי המבצע הושגו, חמאס הוכה קשות ונוצרו תנאים לשינוי מהותי במציאות הביטחונית בדרומה של מדינת ישראל.
בשעות שלאחר תחילתה של הפסקת האש נורו 15 רקטות ופצצות מרגמה מרצועת עזה לעבר ישראל. בשעה 14:30 ב-18 בינואר הודיע מוסא אבו מרזוק, סגן יושב ראש המחלקה המדינית של החמאס בדמשק, ביחד עם הפלגים הפלסטיניים, על הפסקת אש מצדם, שאותה התנו בנסיגה ישראלית מהרצועה בתוך שבוע. אסמאעיל הנייה אמר, בניגוד לדברי ההנהגה המדינית והצבאית בישראל, כי "האויב כשל בהשגת מטרותיו. עצרנו את המתקפה והאויב לא השיג אף אחת ממטרותיו".
במהלך היום נועדו מנהיגי בריטניה, גרמניה, צרפת, איטליה, ספרד, צ'כיה, טורקיה, ירדן ומזכ"ל האו"ם בוועידת פסגה שכונסה בשארם א-שייח' על ידי נשיא מצרים חוסני מובארכ, במטרה לגבות את תוכנית הפסקת האש המצרית שעל בסיסה פעלו ישראל והחמאס. ראש ממשלת ישראל אהוד אולמרט לא הוזמן לוועידה.
עם תום הפסגה בשארם א-שייח', הגיעו נשיא צרפת ניקולא סרקוזי, ראש ממשלת בריטניה גורדון בראון, ראש ממשלת ספרד חוסה לואיס רודריגס ספאטרו, ראש ממשלת איטליה סילביו ברלוסקוני, קנצלרית גרמניה, אנגלה מרקל וראש ממשלת צ'כיה, מירק טופולנק לבית ראש ממשלת ישראל בירושלים, כדי להביע תמיכה בעמדת ישראל.
ב-20 בינואר, לאחר יממה של שקט יחסי, הופרה הפסקת האש מצד חמאס כאשר נורתה אש אל כוחות צה"ל על גדר המערכת מדרום למעבר כיסופים ובמרכז הרצועה, אך לא היו נפגעים ולא נגרם נזק לכוחות.
ב-21 בינואר לפנות בוקר השלימו כוחות צה"ל את נסיגתם מרצועת עזה, שעות ספורות לאחר השבעתו של ברק אובמה כנשיא ארצות הברית.
לאחר תום המבצע.
ב-27 בינואר 2009 נהרג חייל ישראלי ונפצעו שלשה חיילים נוספים ממטען צד שהתפוצץ סמוך לרכב סיור צבאי שבו נסעו באזור כיסופים, ולאחר כמה שעות נטלה קבוצה בשם "גדודי הג'יהאד והתווחיד" אחריות על הפיגוע ואמרה בהודעתה שהיא קשורה לאל-קאעידה. בתגובה תקף חיל האוויר הישראלי מנהרות בציר פילדלפי. בימים שלאחר מכן נמשך ירי דליל של רקטות ופצמ"רים מרצועת עזה לעבר ישראל, שנענה בתקיפות אוויריות של חיל האוויר הישראלי.
במרץ 2009 פרסמה רשת CBS כי כלי טיס של חיל האוויר הישראלי תקפו שיירת משאיות אמל"ח שהועברה מאיראן לחמאס דרך סודאן. בהתקפה, שבוצעה בשטח סודאן, הושמדו 17 משאיות ונהרגו 39 מאנשי השיירה. כמו כן, הגיעו דיווחים כי חיל האוויר הפציץ גם ספינת נשק איראנית שעגנה בעיר הנמל פורט סודאן, אולם לדיווחים אלה לא ניתן כל אישור רשמי בישראל, ואמינותם מוטלת בספק.
ב-29 במרץ דיווח ראש השב"כ, יובל דיסקין, כי מתום המבצע הוברחו לרצועת עזה 45 טון של חומרי גלם לייצור אמצעי לחימה, 22 טון חומר נפץ תקני, עשרות רקטות, מאות פצצות מרגמה ועשרות טילי נ"ט וטילי נ"מ.
בשנה שלאחר המבצע קטן הירי תלול-המסלול לעבר ישראל בכ-90%. על פי מחקר שפרסם המרכז למורשת המודיעין במרץ 2011, חלה ירידה משמעותית בהיקף הטרור נגד ישראל מרצועת עזה ובאיכותו. עם זאת, לא נפסק ירי הרקטות לעבר הנגב המערבי, והרגיעה היחסית נוצלה לשדרוג ושיקום היכולות הצבאיות של ארגוני הטרור ברצועה. מאז תום המבצע ועד ראשית מרץ 2011 נורו לעבר שטח ישראל 282 רקטות ו-193 פצצות מרגמה (נתון זה לא כולל רקטות ופצצות שנורו לעבר ישראל ונפלו בשטח רצועת עזה).
הדיון הציבורי בישראל בהתנהלות המבצע.
במערכת הפוליטית.
לאחר סיום המבצע נשמעה בישראל שביעות רצון רבה מצד גורמים רשמיים בממשלה מהתנהלות המבצע, ובמיוחד מכך שצה"ל פעל נכון טקטית, תוך שהוא מגן על עצמו ומסב נפגעים רבים לאנשי החמאס. בצד שביעות הרצון הזו נשמעה ביקורת על מטרות המבצע וצורת ההתנהלות שלו. השרים חיים רמון ואלי ישי תבעו כבר מתחילת המבצע להכריע את החמאס.
מפלגות הימין האיחוד הלאומי, ישראל ביתנו, המפד"ל והליכוד התנגדו להפסקת האש וקראו להשלים את המבצע ולהכריע את החמאס. בנימין נתניהו ביקר את ההתנהלות בצורה מרוככת והזכיר כי המלאכה לא הושלמה ויש להפיל את החמאס בהזדמנות הקרובה. היו, כמו ח"כ אורי אריאל ויובל שטייניץ, שקראו להשתלט על ציר פילדלפי.
אל מול תמיכה רחבה במבצע בקרב מרבית סיעות הכנסת, ודרישה להרחיבו בקרב סיעות הימין, ניצבו כל הסיעות הערביות שהתנגדו למבצע מתחילתו וסיעת חד"ש הערבית-יהודית, וגם סיעת מרצ, שתמכה במבצע בתחילתו אך כבר בשלב מוקדם שלו, ב-30 בדצמבר, קראה להפסקת אש. ארגוני זכויות האדם בישראל מחו לאורך כל המבצע על היקף הפגיעה באוכלוסייה אזרחית, בעזה כמו גם בשטח ישראל, ובמיוחד על הילדים שנהרגו.
פרשנים ומומחים לענייני ביטחון.
האלוף (מיל') יעקב עמידרור סבר שאסור היה להפסיק את המבצע ללא כיבוש עזה, ודבר כזה יגרום לישראל לדימוי של אומה פחדנית, שמנצלת את כוחה האווירי ובכל פעם שיש התנגשות קרקעית היא מהססת ומחפש דרכי מילוט.
המומחה הצבאי אל"ם (מיל') ד"ר שמואל גורדון סבר כי במלחמה זו נעשו שגיאות דומות לאלה שנעשו במלחמת לבנון השנייה, בעיקר בדשדוש הקרקעי שבו התקדמו כוחות צה"ל במשך שבועיים כ-35 מטר ליום בממוצע, דשדוש שעמעם את האפקט העוצמתי של המכה האווירית הקשה, וסיום דומה, באמצעות הסכם שחמאס איננו מחויב לו, בדיוק כמו ההסכם עם חזבאללה, שעלול להביא לידי כך שיתחמש מחדש.
מומחים אחרים כמו הפרופסורים אייל זיסר, יצחק בן ישראל ואריאל מררי סברו כי העימות תרם להרתעה המצטברת של ישראל נגד אויביה. הפרשן גיא בכור כתב:
"חמאס, בניגוד לשקריו, ספג מכה צבאית ניצחת, שממנה הוא מתקשה להשתקם. נכון שמערכת המנהרות שטווה מסייעת לו להתחזק, אך עבודה מצרית משתפרת הופכת זאת לקשה יותר ויותר."
גורמים נוספים הכתירו את המבצע כניצחון טקטי של צה"ל בו ספג חמאס מכה קשה ונכשל בהשגת מטרותיו, בהן להשיג פגיעה משמעותית בכוחות צה"ל ותושבי ישראל.
אלוף פיקוד הדרום בזמן המבצע, האלוף יואב גלנט, אמר בריאיון לגלי צה"ל ב-13 במרץ 2012, שהוא המליץ להמשיך את המבצע עד להפלת החמאס. ההמלצה לא אושרה על ידי הדרג הצבאי שמעליו. לדבריו, באותה תקופה נוצר חלון הזדמנות להפיל את שלטון הטרור של החמאס. עם זאת, הוא סבור שהמבצע השיג הרתעה משמעותית מול ארגוני הטרור בכלל והחמאס בפרט.
במערכת הצבאית.
בספטמבר 2009 אישר הרמטכ"ל אשכנזי הענקת ציונים לשבח (שני צל"שי אלוף, שלושה צל"שי מפקד אוגדה ושני צל"שי מפקד חטיבה) לשבעה חיילים וקצינים שהשתתפו בלחימה. על הענקת הצל"שים המליצה ועדה בראשות תת-אלוף קובי ברק. הענקת צל"ש אלוף נוסף אושרה בדצמבר 2009. במהלך המבצע נהרגו 10 חיילים ו-3 אזרחים, לעומת כ-1,000 פלסטינים, ובציבור נוצר הרושם שצה"ל הפיק את מרבית הלקחים ממלחמת לבנון השנייה - הן בנושא הפעילות ההתקפית והן בנושא התגוננות העורף. הדבר נזקף בעיני הציבור בישראל בעיקר לזכותם של הרמטכ"ל גבי אשכנזי, אלוף פיקוד הדרום יואב גלנט והתא"לים משה (צ'יקו) תמיר ואיל איזנברג.
השלכות מאוחרות.