Sau khi phát hành, "Love Me like You Do" nhận được những phản ứng tích cực từ các nhà phê bình âm nhạc, trong đó họ đánh giá cao chất giọng nhẹ nhàng của Goulding cũng như giai điệu hoành tráng của nó. Ngoài ra, bài hát còn gặt hái nhiều giải thưởng và đề cử tại những lễ trao giải lớn, bao gồm một đề cử giải Quả cầu vàng cho Bài hát gốc xuất sắc nhất và hai đề cử giải Grammy cho Trình diễn đơn ca pop xuất sắc nhất và Bài hát nhạc phim hay nhất tại lễ trao giải thường niên lần thứ 58. "Love Me like You Do" cũng tiếp nhận những thành công ngoài sức tưởng tượng về mặt thương mại với việc đứng đầu các bảng xếp hạng ở hơn 26 quốc gia, bao gồm những thị trường lớn như Úc, Áo, Đan Mạch, Phần Lan, Đức, Ireland, Ý, New Zealand, Na Uy, Tây Ban Nha, Thụy Điển, Thụy Sĩ và Vương quốc Anh, đồng thời lọt vào top 10 ở nhiều khu vực khác. Tại Hoa Kỳ, nó đạt vị trí thứ ba trên bảng xếp hạng "Billboard" Hot 100, trở thành đĩa đơn thứ hai của Goulding vươn đến top 5 tại đây. Tính đến nay, nó đã bán được hơn 12.6 triệu bản trên toàn cầu, trở thành một trong những đĩa đơn bán chạy nhất mọi thời đại.