赤壁之战的失利使曹操失去了在短时间内统一全国的可能性，而孙刘双方则借此胜役开始发展壮大各自势力，刘备向孙权借荆州后实力迅速壮大，进而谋取益州，孙权屡次亲率大军进攻合肥，数战不利，损兵折将。曹操在退回北方后，休养生息五年，平定关中后才大举南征孙权。此战形成天下三分的雏型，奠定三国鼎立的基础。
曹操的失误：
(1)马超、韩遂尚在关西，为操后患。关西军一直是曹操的威胁。
(2)且舍鞍马，仗舟楫，与吴越争衡，本非中国所长;曹操也明白这个道理，他希望的是用荆州水军对抗吴军，可惜他错了，赤壁之战前那场接触战证明了一切。所以曹操才会索战船，只不过正是因为这样才被敌人火攻。说到底还是水军不济造成的。张辽在庾信的《哀江南赋》中提到：“张辽临于赤壁，王濬下于巴丘”。曹操的主力部队悉数开赴赤壁了。他希望以荆州水军为主力，进而利用绝对的兵力优势渡江，只是他高估了荆州水军，低估了吴军和长江。
(3)又今盛寒，马无藁草;《三国志·孙权传》记载：公烧其馀船引退，士卒饥疫，死者大半。可见战马没有草料，人也好不到哪去，饥饿与瘟疫是困扰曹军的两大难题。这样的部队即使数量多也很难取胜。
(4)驱中国士众远涉江湖之间，不习水土，必生疾病。《三国志·曹操传》：公至赤壁，与备战，不利。於是大疫，吏士多死者，乃引军还。备遂有荆州、江南诸郡。
李友松的《曹操兵败赤壁与血吸虫病关系之探讨》一文，指出曹操赤壁之战兵败的原因是“疾病”—急性血吸虫病。赤壁之战的战场恰恰是当时血吸虫病严重流行的地区，而且时间又是血吸虫病的感染季节。赤壁之战是在冬天开始的，但曹军在转徙、训练时间是在秋天。曹操水军在赤壁之战战前染上血吸虫病，经过一个月以上的时间就发病了，致使大战时疲病交加，不堪一击。而刘、孙军队长期在血吸虫流行的疫区中从事生产、生活，士兵体内或多或少已产生一定的免疫力。但是这个观点也有缺陷，曹操水军主要来自荆州水军，这些士兵对血吸虫的免疫力应跟孙刘联军应该差别不大，所以该是其他疫病。
陈文德撰写的《曹操争霸经营史》一书中，分析了曹操战败的原因。他将主要的失败原因归咎于东南风，说：“曹操用兵如神，俗语说：‘说曹操，曹操到’代表曹操用兵的疾如风与侵略如火，刘备在徐州就因准备不及而弃军逃亡，至荆州赤壁开战前，又遇到类似状况。曹操既然用兵谨慎，在赤壁兵败如山倒的原因除周瑜自身份析的以外，周瑜可能还隐瞒一个气候学的事实。在洞庭湖一带，因为地形风的原因，当天气放晴时，可能会逆吹东南风。这一点是北方长大的曹操所始料未及，而成为长江水边长大者的地利。”
