魯南戰役，山東、華中野戰軍全殲國民黨軍2個整編師部、4個旅、1個快速縱隊（含步兵1個旅）另1個團，共計5.3萬餘人，自身僅傷亡8000餘人。繳獲了大批武器裝備，包括坦克24輛、汽車470餘台、各種炮217門（其中105毫米榴彈炮48門）。這些重裝備為解放軍組建特種兵提供了物質基礎。由於繳獲了1000餘挺輕重機槍，不少野戰部隊在戰後將營屬機槍排擴大為機槍連。
魯南戰役的勝利，華東解放軍俘獲大批國民黨軍人員和武器裝備，特別是繳獲大批現代化武器和俘獲大批技術人才，為華東解放軍特種兵建設提供了必要的條件。
魯南戰役勝利，華東解放軍收復了邳縣、嶧縣、棗莊，實現了中共中央軍委開闢魯南戰場，準備打更大的殲滅戰的戰略意圖。1月21日，毛澤東電示陳毅、粟裕、譚震林：「從攻克棗莊翌日起，全軍整訓兩星期，集中一切力量殲滅歐震。」「三十五天內你們殲滅第69、第26、第513個整師，取得空前大捷。主要缺點是未能於宿北、魯南兩役中集中山野、華野全力於一個戰役，而被歐震、李延年牽制了我軍20個團以上，否則胡璉馮治安兩部已被殲滅。今後打歐震務必集中50個團於一個戰場上作戰。對台徐臨城方面僅用地方游擊隊監視之即可。」（《毛澤東軍事文集》第3卷，第632頁）陳、粟、譚遵照指示，抓緊戰爭間隙，一面補充，整編、訓練部隊，一面加緊調查研究國民黨軍動向，準備迎接新的戰鬥。
中共中央軍委高度評價了魯南戰役的意義，在1947年1月14日致山東、華中野戰軍首長的電文中指出：「魯南勝利，局面打開，我已奪取主動，敵已陷於被動。」（《毛澤東軍事文集》第3卷，軍事科學出版社，中央文獻出版社1993年12月第1版，第618頁）
華中野戰軍司令員粟裕認為：「宿北、魯南戰役，是（華東）我軍由解放區前沿作戰向縱深作戰轉變的關鍵兩仗。這兩仗打好了，這個轉變就轉好了。」他還認為，這兩仗對解放軍的建設也具有特殊的意義；對解決華中部隊由蘇北撤向山東的思想問題，對全面鍛煉和提高部隊的戰鬥力有重大的作用；特別是為山東、華中兩野戰軍從作戰指導思想、指揮關係以至組織編製實現集中統一，奠定了基礎。（粟裕在軍事科學院一次談話的記錄稿，1981年12月）
魯南戰役，山東、華中野戰軍在集中絕對優勢兵力各個殲滅敵人、準確選擇突擊方向和打擊對象、嚴密組織戰役分割與戰術包圍、適時轉用兵力擴大戰果以及以劣勢裝備打擊敵裝甲部隊等方面，都獲得了很大的成功。陳毅在談到魯南戰役的作戰特點時指出：採取鑽隙挖心的戰法，對於密集並進的國民黨軍重兵集團，具有特殊的作用。「我軍對於敵軍幾個軍靠攏，使用推進戰術時，不用鑽隙挖心的辦法，只從正面或翼側進攻，皆無法達到殲敵的目的。此種戰法，形式上突入敵之包圍，是冒險的。實際上，是一種集團兵力的奇襲，乃是奏效最易的。」「魯南戰役，以一個縱隊插入敵馬勵武26師及馮治安77師、59師之間，先打著26師師部及其坦克部隊，馮部與馬勵武部間隙只十餘里、二十里不等」，即是成功的一例。（陳毅：《組織戰役和戰鬥的經驗》）
國民黨軍在檢討魯南戰役的教訓時談到：在戰略上，「我軍備兵團過於分離，當匪自蘇北向新安鎮以北撤退時，我歐震兵團及74師、11師等部，均無積極行動牽制匪軍，使匪得以徹底集中兵力擊破我26師。其後，我歐震兵團仍復遲遲其行，……每日以八公里之行程」，到達新安鎮後，又復停止兩日，「使匪再得擊破我51師」。在戰術上，「魯南我軍過於突出，第一線部隊拘守點線，正面太廣」，以致被各個包圍擊破（國民黨軍官訓練團編：《一年來重要戰役之檢討》）。