徐州突围战的结果，是日军虽然攻占了战略要地徐州，但却未能实现原本歼灭中國軍隊主力的计划，中國軍隊主力的成功突围，也为日后武汉会战保存了力量，使得中国可以继续对抗日本的入侵。1938年5月下旬日军第14师团及其附属部队3万余人由于突出冒进，在兰封地区落入薛岳所指挥的中国第一战区第1兵团10余万人的包围，但由于日军将领土肥原贤二的顽强指挥、兵员素质和器械均优于国军，且得到华北方面军数个师团、旅团的策应解围，使得兰封会战功败垂成，而交通要冲郑州遭到直接威胁，最终导致中国民众大量伤亡的花园口决堤事件。徐州会战后，日军之前有序的作战步骤已经完全失控，几乎已经掏空国内兵力，也必须继续征兵并进攻武汉做最后一搏，希望能够达成使蒋中正及其领导的国民政府让步妥协之目标。