Лишь после полуночи, когда бомбежки окончательно прекратились, руководство города смогло в полной мере оценить последствия произошедшего. Председатель горкомитета обороны Чуянов совершил объезд улиц, и его глазам предстали самые ужасные картины, которые он когда-либо видел в жизни. Обвалившиеся стены домов обнажили лестничные пролеты, квартиры с обгоревшими кроватями. Повсюду валялись обгоревшие трупы и куски человеческих тел, целые кварталы некогда красивых многоэтажек, возвышавшихся над Волгой, превратились в груды развалин, среди которых копошились женщины, старики и дети, разыскивающие родных. Позднее он вспоминал:
Из крупных предприятий больше всех пострадал металлургический завод «Красный Октябрь», где вышли из строя все доменные печи и погибли сотни рабочих. Тракторный завод им. Дзержинского немцы бомбили относительно слабо, т.к. опасались накрыть свои части, выходившие к Волге неподалеку. Поэтому здесь, несмотря на повреждения ряда цехов, работа продолжалась, и в ночь на 24 августа снова были выпущены несколько танков Т-34.
Налет на Сталинград 23 августа 1942 г. стал самой массированной операцией бомбардировочной авиации Люфтваффе с начала войны. При этом задача, поставленная директивой Гитлера от 23 июля, была полностью выполнена. Сталинград, как город и промышленный центр, был уничтожен. Сухая жаркая погода, длительное интенсивное бомбометание, применение немцами большого количества различных зажигательных бомб – все это дало огромный разрушительный эффект. Были полностью выведены из строя такие важные для страны предприятия, как завод «Красный Октябрь» и артиллерийский завод «Баррикады». По неизвестно откуда взявшимся данным, в результате бомбежки погибли свыше 40 тыс. жителей, еще около 150 тыс. получили ранения. На самом деле подсчетом жертв никто всерьез не занимался. Равно как и не было известно число мирного населения, находившегося в тот момент в городе. Поэтому говорить о какой-то конкретной цифре невозможно, ясно лишь, что погибших были десятки тысяч.
Авиация 4-го и 8-го авиакорпусов в течение 23 августа выполнила около двух тысяч самолето-вылетов, только бомбардировочная эскадра KG51 «Эдельвейс» пять раз поднималась в воздух в полном составе! При этом потери Люфтваффе оказались минимальными, всего три самолета. Среди них был Не-111 из III./KG55, который над Сталинградом был поврежден зенитным огнем, а затем добит русским истребителем. Весь его экипаж – пилот фельдфебель Гюнтер Хойер, штурман гауптман Ханс Айсманн, бортрадист унтер-офицер Гюнтер Райман и бортмеханик обер-ефрейтор Йохан Армани – пропал без вести.
В этот же день, около 14.00 по московскому времени, произошло еще одно важное событие: в разгар воздушных налетов танки Pz.III и Pz.IV из 16-й танковой дивизии достигли берега Волги севернее Сталинграда. Таким образом, Поволжье было рассечено Вермахтом на две части и сквозное судоходство по реке оказалось под угрозой полной остановки. В связи с этим нарком речного флота 3. А. Шагпков вскоре отдал приказ о прекращении движения по Волге через Сталинград. Отправленные ранее из Астрахани суда со 165 тыс. т нефтепродуктов вынуждены были повернуть обратно.