Sau khi phát hành, "Locked Out of Heaven" nhận được những phản ứng tích cực từ các nhà phê bình âm nhạc, trong đó họ đánh giá cao chất giọng mượt mà của Mars, quá trình sản xuất cũng như khuynh hướng âm nhạc mới mẻ của nam ca sĩ, và gọi đây là một bản nhạc "thú vị" và là "sự tiến hóa âm nhạc". Bài hát còn gặt hái nhiều giải thưởng và đề cử tại những lễ trao giải lớn, bao gồm chiến thắng tại giải Âm nhạc châu Âu của MTV năm 2013 cho Bài hát xuất sắc nhất và ba đề cử giải Grammy cho Thu âm của năm, Bài hát của năm và Thu âm phối lại xuất sắc nhất, Phi cổ điển tại lễ trao giải thường niên lần thứ 56. Nó cũng tiếp nhận những thành công vượt trội về mặt thương mại, đứng đầu các bảng xếp hạng ở Canada, Hungary và Ba Lan, và lọt vào top 10 ở hầu hết những thị trường nó xuất hiện, bao gồm vươn đến top 5 ở nhiều thị trường lớn như Úc, Áo, Bỉ, Đan Mạch, Pháp, Ireland, Ý, New Zealand, Tây Ban Nha và Vương quốc Anh. Tại Hoa Kỳ, "Locked Out of Heaven" đạt vị trí số một trên bảng xếp hạng "Billboard" Hot 100 trong sáu tuần liên tiếp, trở thành đĩa đơn quán quân thứ tư của Mars và đã bán được hơn 5.2 triệu bản tại đây.