此次戰役，西北野戰軍殲滅敵整編第36師師部及第123旅、第165旅兩個旅，共6000餘人，俘旅長劉子奇。這一勝利，粉碎了蔣介石對陝北的重點進攻，彭德懷說：這「是陝北戰局的轉折點」，「基本上改變了敵我形勢」。西北戰場由被動轉入主動，野戰軍開始轉入內線反攻。敵人則開始走下坡路。
沙家店戰役勝利後的第二天，8月21日，毛澤東在為中共中央起草的給各戰略區領導人的電報中，高度評價了沙家店戰役對西北戰場及對全國戰局的重大意義。他說：「經此一戰，局勢即可改變，利於陳（賡）謝（富治）南進。」（《毛澤東軍事文集》第4卷）
8月23日，彭德懷在西北野戰軍司令部駐地葭（佳）縣前東原村召開了西北野戰軍旅以上幹部會議，毛澤東、周恩來、任弼時騎馬從位於鎮川堡正北80里的梁家岔來參加了這次會議。
在會上，毛澤東講了話，他說：「沙家店這一仗確實打得好，對西北戰局有決定意義，最困難的時期已經過去了。用我們湖南話來說，打了這一仗，就過坳了。」又說：「側水側敵本是兵家所忌，而我們彭老總指揮的西北野戰軍英勇奮戰，在短短一天的時間裡，就取得了空前的勝利。」（《毛澤東年譜》下卷）
毛澤東講完話後，彭德懷站起來說：「毛澤東主席講過坳了，這是對我們的鼓勵。我們要真正過坳，還得再打幾個勝仗。」（《彭德懷傳》）