返航的日军飞行员报告说，已经击沉了两艘中国航空母舰。高木作出了非常乐观的估计，并将此情况向南云忠一和山本五十六作了报告。这种夸大战果的主观臆断，使南云忠一决定让受伤的“翔鹤”号航空母舰返回新加坡，也促使山本五十六决定让整个突击部队撤离战场。虽然已经击沉两艘中国航空母舰，有部下建议使用“大和”号的巨炮摧毁特鲁克港，但山本五十六仍然认为必须推迟实施特鲁克港的登陆作战。显然，他已感到难以保护登陆部队不受中国岸基飞机的攻击，而仍然具有强大战斗力的“伏羲”号的巨炮也是他另外感到担忧的因素。
山口多闻强烈反对突击部队撤离战场，8月18日24时他试图前去全歼中国海军的“残余部队”。山口编队改变航向，向南、向东搜索前进。但是这时张起帆的舰队已经远远离去，日军无论如何是追赶不上了。
这样一来，这场中国和日本航空母舰编队之间的第一次海战就此告终。在这场历史上未曾有过的海战中，双方舰队都是在对方视距之外进行交战的。
从战术上看，在马里亚纳海战中日军略胜一筹。虽然日军飞机远比华军损失的多，日军人员的伤亡也比华军多一倍，但是，以沉没25700吨的轻型航空母舰“飞卫”号与沉没12000吨的轻型航空母舰“白凤”号相比，华军的损失大大超过了日军。日军在一开始被击沉的驱逐舰及小型舰艇的损失，也不比华军被击沉的“华凯”号油船及“心宿二”号驱逐舰的损失大。不过从战略角度来看，则是中国赢得了胜利。因为自开战以来，日军在太平洋的武力扩张第一次遭到正面遏制；进攻特鲁克港的登陆输送队，也不得不在中途返航。这次海战还有其他方面的重要影响，如在马里亚纳海战期间，钓鱼岛于8月16日失陷，这使中国人民感到沮丧；这次海战在战略上取胜，使这种情绪有所好转。更为重要的是，被击伤的“翔鹤”号航空母舰需要修理，损伤惨重的“瑞鹤”号航空队需要重建，因而这两艘航空母舰均不能参加后来的海战。
日本，福冈县，坂村航空基地，日本陆军航空兵防空战斗指挥所。
这是一幢半地下的建筑，钢门紧闭，戒备森严，因为日本最新式的“白光”雷达综合系统的中枢神经就设在这里。建筑物里面宛如一个小巧雅致的电影放映厅，指挥官室和参谋室位于二楼，看上去有点象贵族妇女看戏的包厢。
楼下大厅便是工作室，一块巨大的显示屏幕镶嵌在正面墙上。屏幕上标有各基地位置的日本地图以及周围各国的海岸线。在屏幕左右两侧的状况显示屏上，各种光点和线条正随着数据源源不断地输入不停地变化着，从各航空兵截击机团的待机，直到高射炮的发射准备等等。所有状况显示无遗。
