Японцы не смогли организовать эффективного преследования и были рады, что так легко отделались от русских. Попытка преследовать отходивший русский арьергард обернулась для японцев ночной штыковой контратакой у железной дороги. После того как арьергарды Маньчжурской армии перешли реку Шахэ, всякое соприкосновение с неприятелем прекратилось. Отойдя от Ляояна на 50—60 километров, русская армия стала закрепляться на позициях под городом Мукденом — столицей Маньчжурии.
В оставленном Маньчжурской армией городе Ляояне, на его железнодорожной станции, в руки японцев попали большие запасы военного снаряжения, продовольствия, боевых припасов. Все это многие месяцы днем и ночью доставлялось воинскими эшелонами из России, поскольку официально считалось, что именно Ляоянские укрепленные полевые позиции станут «камнем преткновения» для сухопутных сил Страны восходящего солнца в ходе всей войны.
В Ляоянском десятидневном сражении японцы, по их данным, потеряли почти 24 тысячи человек (600 офицеров и 23 243 нижних чина). Это было намного меньше потерь осадной 3-й армии Ноги в боях на ближних подступах к крепости Порт-Артур и во время ее первого штурма.
Потери русской Маньчжурской армии в Ляоянском сражении составили 541 офицер и 16 493 рядовых и унтер-офицеров, из них убитыми были менее трех тысяч.
Русская армия избежала запланированного разгрома, сама нанесла большие потери противнику, но потерпела поражение в моральном отношении. Отступать непобежденному солдату и его командиру было тяжело во все времена. В ходе Русско-японской войны подобное явление «сопутствовало» российскому воинству начиная с приграничного сражения на реке Ялу и боя за Цзиньчжоу. Трудно найти воспоминания участников тех военных событий, которые бы с горечью не писали об этом.
Большинство русских офицеров и подавляющее большинство рядовых русских солдат дрались и умирали там, где им приказывали, мужественно сражаясь и тем самым отстаивая честь и боевые традиции армии России. Но вся беда заключалась в том, что их жертвенность оказывалась в итоге напрасной. Под Ляояном солдаты и офицеры Маньчжурской армии желали драться. Участник Ляоянского сражения полковник В.А. Апушкин писал:
В Российской империи наступило оживление политической жизни. Так поражение русской Маньчжурской армии под Ляояном «аукнулось» в России. Генерал-майор российского Генерального штаба Е.И. Мартынов в своей работе «Из печального опыта Русско-японской войны» так описывает отношение различных слоев населения страны и политической оппозиции царизму к войне в Маньчжурии: