Команды русского флота действовали как на учениях — слаженно, дисциплинированно, эффективно. В течение трехчасового боя эскадра Осман-паши была разбита, сам он попал в плен. Уничтожен был и фрегат «Фазли-Аллах» (бывший русский «Рафаил» — единственный русский корабль, захваченный турками летом 1829 г.). По приказу Николая I от 4 (16) июня 1829 г. корабль этот, в случае если его отобьют от противника, должен был быть предан огню, что и было исполнено в Синопе. Уничтожения избежал всего лишь один пароходо-фрегат «Таиф», которым командовал английский советник контр-адмирал А. Слейд, который накануне рекомендовал Осман-паше избежать боя. Этот 20-пушечный корабль в самом начале боя покинул место сражения и направился в Константинополь. Используя превосходство пара над парусом, «Таиф» ушел от погони наблюдавших за входом в гавань фрегатов «Кулевча» и «Кагул». Не смогли догнать его и пришедшие к Синопу с опозданием из-за плохой погоды русские пароходы.
Потери на кораблях противника составили 2700 чел. (из 4200 чел. экипажа). Вместе с турецкой эскадрой погиб и десант, общие потери турок равнялись приблизительно 4000 чел.
Русская эскадра потерь в корабельном составе не имела, на кораблях погибло 37 и было ранено 233 чел. Тем не менее потери, которые понесли русские суда от артиллерийского огня противника, были достаточно велики. Особенно пострадали флагман «Императрица Мария» и «Три Святителя». Только 20 ноября (2 декабря), после проведения необходимых ремонтных работ, эскадра в состоянии была покинуть рейд Синопа. При этом повреждения в парусном вооружении были столь значительными, что четыре линейных корабля: «Императрица Мария», «Три Святителя», «Ростислав» и «Великий Князь Константин» отправились в Севастополь, буксируемые пароходами. Там их ждал торжественный прием — весь город вышел встречать эскадру.
Неудачи преследовали турецкую армию. Ее попытки перейти в наступление провалились везде. В Закавказье русские силы были чрезвычайно немногочисленны: две пехотные дивизии, одна Кавказская гренадерская бригада (всего 25 батальонов), драгунский полк (10 эскадронов), 21 казачья сотня, 78,5 сотни местной милиции и 62 орудия. Немногочисленные войска не могли прикрыть ни сложной протяженной границы, ни основных пунктов опоры и снабжения. Александропольская крепость, служившая главным центром снабжения армии, была заложена в 1829 г. и не была вооружена полностью. На ее верках стояло 120 орудий, что было на 100 меньше требуемого по проекту. Гарнизон составлял всего один батальон.
Всего этого было мало, особенно для выполнения задач, поставленных перед наместником Николаем I. Император изложил их в письме от 6 (18) октября 1853 г.: «Не зная, как ты распределил войска, полагаю, со своей стороны, что ты не пренебрег составить отряд для прикрытия Риона, дабы всякая попытка от стороны Батума, где, как слышно, у турок большие силы, могла встретить должный отпор и тем уничтожить всякую попытку возмутить Абхазию. Думаю, что это необходимо, признав эту сторону нашей границы за слабейшую, ибо ни Николаевский редут, ни Поти не суть преграды предприимчивому неприятелю. За сим, выждав первые нападения турок, желаю я, чтобы ты непременно перешел в наступление, направясь на Карс, и овладел оным, равно как и Ардаганом (разр. авт. — А. О.). Можно надеяться, что, ежели турки осмелятся встретить тебя в поле, ты их разобьешь; за сим покорение Карса и Ардагана, кажется, не может быть труднее, чем было в 1829 г.». Выполнить удалось только первую часть поставленной перед ними задачи.