衷于打了败仗就又遮又盖企图掩人耳目的军政当局来说，有必要把数字过小发表，但是对靖国神社来说，却完全没有必要把数字过大发表。”然而这篇报道只是一则不超过三十字的未署名的简讯；并非靖国神社的独自公布数字；仍然很值得怀疑是否是记者把伤亡一万八千弄成了死亡（靖国神社战后从未进行过排除日本官方数字的独自伤亡调查）。
而国际上比较公认的是日本损失了近五万人（死亡的以及丧失战斗能力的，步兵第二十三师团、第七师团、第八国境守备队、第一独立守备队和第一坦克师团几乎全军殆尽，十一个特种兵连队彻底丧失了战斗力。高级军官的伤亡也是空前的，日本报纸哀叹：“大量高级军官如此集中的伤亡是日俄战争后从未有过的。”
诺门罕前线日军最后只剩下四百人人，整建制跑出来的只有骑兵联队百十人。关东军司令官植田谦吉辞职，前线总指挥小松原切腹自杀，参谋长冈本双腿被斩断。这场战争让日本的优秀指挥官损失殆尽。
相对于第二次世界大战其它战役，诺门罕是一场不为经传的战事。但是它对二次大战的局势发展却有非常深远的影响。
战事发生前，日本东京当局仍为“北进”及“南进”的策略而争论。北进计划是以陆军向苏联西伯利亚发动攻势，目标是进攻至贝加尔湖一带。而南进计划则是以海军为主，夺取东南亚资源（特别是荷属印度尼西亚的石油）。诺门罕战役的失败，说明苏联红军的实力对日本陆军来说仍然是相当强大。在一定程度上，诺门罕战役导致日本改为倾向采用南进的战略目标，最终引致两年后日本偷袭珍珠港、向美国宣战和最后的战败。
诺门罕战役中，朱可夫指挥装甲部队以机动战首获大捷，获得“苏联英雄”称号的嘉奖。苏联政府得到包括间谍理查德。左尔格的情报得知日方的南进，因此应该不会即时对西伯利亚发动另一次攻势。苏军于是被调往欧洲；在一九四一年十二月月，朱可夫再指挥西伯利亚部队在莫斯科保卫战中成功发动反攻击败德军。
从政治意义上看，此战不仅沉重打击了日本军国主义二战初期嚣张的侵略气焰，而且使日本被迫将“北进”侵苏的国策改为“南下”袭美，苏联从而避免了与德、日两线作战的不利局面，可以集中力量打击德国法西斯。在莫斯科战役中，苏、德双方当时拚得灯尽油枯，幸亏关键时刻苏联抽空了远东边境的二十个亚洲师调往欧洲，才给了德军致命一击，扭转了欧洲战场乃至世界反法西斯战场的形势，没有诺门罕之战，斯大林绝不敢冒此奇险。另外，诺门罕战争期间，正值我国抗战进入最艰苦的时期，此战使日军向关内增兵计划一时无法实现，有力支援了中国人民抗击日本帝国主义的侵略。诺门罕战争后，一贯骄狂的日军对苏军产生了心理障碍，日本基本死了与苏联再战之心，东京最终决定调转枪口袭击英美，不久日军便奇袭珍珠港，将隔岸观火的美国拖下了水，使力量对比发生了根本变化，最终日本兵败亚太战场。可以说，诺门罕战争是二战早期最精彩的一个伏笔。
从军事角度上看，苏联通过此战检验了陆、空军的各种新装备，锻炼了“大清洗”后新提拔的年轻军官，也提升了曾一蹶不振的士气。特别是发掘了一代名将朱可夫，为即将到来的卫国战争储备好了帅才（朱可夫后来参与指挥了苏德战场几乎所有重大战役，每每都能化险为夷，被誉为“苏德战场上的消防队员”，而朱可夫的成名之战就是诺门罕战争）。苏军还在此役中首次实施了空降作战，首次使用了“进攻防御”和“夜间强光照明”的战术，首次采取了电子干扰战和心理战，后勤部门还创造了超远距离连续补给的世界奇迹。所有这一切都在后来的卫国战争中得以广泛采用，给德国法西斯以沉重打击。
但是在中国范围内部，诺门坎事件