Русская армия одержала сокрушительную победу, однако, судя по всему, упустила шанс окончательно уничтожить своего потрепанного противника. Остатки шведских войск были собраны у Пушкаревки, и никто не помешал их приведению в порядок. У шведов отлегло на душе, когда неприятель не воспользовался такой возможностью: теперь у них появилась слабая надежда скрыться.
На поле боя были взяты в плен (кроме генералов Вольмара Антона фон Шлиппенбаха, Карла Густава Рооса и Хуго Юхана Гамильтона) фельдмаршал Карл Густав Реншильд, генерал-майор Берндт Отто Стакельберг, принц Максимилиан Эмануэль Вюртемберг-Виннентальский (близкий друг короля Швеции, спасший однажды ему жизнь).
Генерал фон Шлиппенбах в Полтавской битве командовал рекогносцировочным кавалерийским отрядом и попал в плен, став первым оказавшимся в плену шведским генералом в этой битве. Потом он поступил на русскую службу, командовал Рязанским пехотным полком, а в 1714 году был произведен Петром I в генерал-поручики.
Также были взяты в плен полковники Густав Горн, Андерс Аппельгрен и Нильс Юлленштерна. В руках русских оказались 137 знамен и штандартов. Первый министр короля Карл Пипер с двумя государственными секретарями были взяты вылазкой Полтавского гарнизона.
Поле брани представляло собой ужасающее зрелище. Около 9000 убитых и умирающих, масса раненых (их число было больше четырех, но скорее всего не менее десяти тысяч), а также неисчислимое множество загубленных лошадей лежали, раскиданные, на довольно ограниченном пространстве — в поле, в кустарнике, под деревьями, в оврагах, короче говоря, повсюду. Укрепления превратились в могильные курганы, балки — в погребальные ямы. Там, где протекали наиболее ожесточенные схватки, трупы лежали сплошь, устилая землю своеобразным ковром. Например, около третьего редута на площади примерно в 250 квадратных метров должно было скопиться до тысячи тел <…> Посреди поля, где разыгралась апокалиптическая генеральная баталия, мертвые тела были навалены друг на друга беспорядочными кучами. В разных концах поля также можно было видеть штабеля расстрелянных и землю, усеянную останками человеческих тел. В стихотворной хронике, которую сразу после битвы сочинил человек по имени Петр Болеста, рассказывается о том, как «текла реками в Ворсклу кровь, и трупы громоздились друг на друга».
Русские войска потеряли 1345 человек убитыми, еще 3300 человек были ранены. Погибли бригадир Иван фон Феленгейм, полковники Нечаев и Лов, подполковник Козлов, майоры Кропотов, Эрнст и Гельд, 45 обер-офицеров, 1293 капралов и рядовых. Ранения получили генерал-лейтенант К.Э.Ренне, бригадир Я.В.Полонский, 5 полковников, 11 штаб- и 94 обер-офицеров.
Отличительной чертой тактики Карла XII являлось глубокое презрение к полевой артиллерии. Практически все свои победы он одержал без участия артиллерии. Не стала исключением и Полтава. 28 пушек, то есть почти вся артиллерия шведов, пробыли все сражение в обозе, в то время как огонь русских пушек буквально косил шведов.