南京保卫战双方伤亡都十分惨重，中国军队付出了巨大牺牲。
中国军队方面，总伤亡超10万人，其中战死约5万人，被俘及失踪约5万人。教导总队约2.9万人，战死约2.7万人，几乎全军覆没；第88师在雨花台战斗中牺牲2位旅长、3位团长，全师超半数官兵阵亡；高级军官牺牲47人，含3名中将、6名少将，像宪兵副司令萧山令、第88师旅长高致嵩等均壮烈殉国。
日军方面，不同史料记载其伤亡略有差异，主流观点认为日军死亡约3000人，受伤约9000人 - 1.7万人，合计伤亡1.2万 - 2万人。其中光华门战斗是日军伤亡最惨重的阵地之一，仅该战役即打死日军500余人。
南京保卫战的惨烈不仅体现在双方的伤亡数字上，战役后续影响也极为惨痛。南京陷落后，日军随即进行了长达6周的南京大屠杀，导致数十万平民及战俘遇难，成为二战期间亚洲最大规模的屠杀事件之一。这场战役深刻铭记了中国军民的抗争精神与战争创伤，警示后人铭记历史、珍爱和平。
