Sau khi phát hành, "When Love Takes Over" nhận được những phản ứng tích cực từ các nhà phê bình âm nhạc, trong đó họ đánh giá cao giai điệu bắt tai của nó cũng như chất giọng mạnh mẽ và đầy cảm xúc của Rowland. Bài hát còn gặt hái nhiều giải thưởng và đề cử tại những lễ trao giải lớn, bao gồm hai đề cử giải Grammy cho Thu âm nhạc dance xuất sắc nhất và Thu âm phối lại xuất sắc nhất, Phi cổ điển tại lễ trao giải thường niên lần thứ 52, và chiến thắng một giải sau. "When Love Takes Over" cũng tiếp nhận những thành công vượt trội về mặt thương mại, đứng đầu các bảng xếp hạng ở Hungary, Ireland, Ý, Thụy Sĩ và Vương quốc Anh, và lọt vào top 10 ở hầu hết những quốc gia nó xuất hiện, bao gồm vươn đến top 5 ở Áo, Bỉ, Đan Mạch, Pháp, Đức, Hà Lan, Na Uy, Tây Ban Nha và Thụy Điển. Tại Hoa Kỳ, mặc dù chỉ đạt vị trí thứ 76 trên bảng xếp hạng "Billboard" Hot 100, nhưng nó đã trở thành đĩa đơn có thứ hạng cao nhất của Guetta lúc bấy giờ cũng như của Rowland sau bốn năm. Tính đến nay, bài hát đã bán được hơn 5.5 triệu bản trên toàn cầu, đồng thời là một trong những đĩa đơn bán chạy nhất năm 2009.