Польский король и великий князь Литовский Сигизмунд I в своих победных реляциях об Оршанской победе писал европейским государям, что литовцы взяли в плен 8 верховных воевод, 37 второстепенных начальников и 1,5 тысячи дворян, а всего убитых и пленных московитов, по сообщению короля, было 30 тысяч из 80-тысячного войска. В письме к своему послу в Риме архиепископу Яну Ласкому Сигизмунд I сообщает, что убитых было 16 тысяч, то есть в плен попало 14 тысяч московитов. При этом Сигизмунд утверждал, что московиты — не христиане, а жестокие варвары, сговорившиеся с турками и татарами разрушить христианский мир.
Польские и литовские источники поименно называют 611, а русские летописи — 370 пленных из числа знатных воевод, бояр и детей боярских, захваченных в войне 1514 года. Судьба остальных тысяч пленных, которые оказались в частных руках, в этих источниках не освещается, но указывается, что учет этих пленных не велся из-за большого их количества. Правда, следует иметь в виду, что рядовых пленных в те времена в концлагерях не содержали. В литовско-русских войнах они тогда рассматривались обычно как важный источник пополнения доходов пленивших их дворян или горожан. После боя уничтожались только немощные и опасные с точки зрения дальнейшего поведения пленные. Остальных угоняли и расселяли на новом месте почти наравне с собственными крестьянами, а ремесленников заставляли заниматься привычным для них делом, особо не выделяя из общей категории этого сословия. Разве что стать мастерами цехов им первоначально было сложнее.
В общем, гибель левофлангового конного отряда московской армии сомнений не вызывает, но вряд ли он состоял из 30 тысяч человек. Остальное московское войско, преимущественно конное, после удара польских латников, скорее всего, рассеялось, понеся потери. О тяжести поражения может свидетельствовать то, что из 11 больших воевод в плен попали 6 — Иван Челяднин, Михаил и Дмитрий Булгаковы, Иван Пронский, Дмитрий Китаев и мурза Сивиндук. 2 были убиты — Иван Тёмка-Ростовский и Андрей Оболенский-Пенинский, и только 3 спаслись — Григорий Челядин-Давыдов, Никита Оболенский и Андрей Булгаков-Голица.
Остатки московского войска после Оршанской битвы бежали к Смоленску, а польско-литовская армия начала возвращение ранее захваченных московитами городов и территорий — Друцка, Дубровны, Кричева, Мстиславля и других. Получив от смоленского епископа известие о намерении горожан сдать Смоленск, гетман Острожский подошел к городу с 6-тысячным корпусом. Однако московские воеводы, оставленные для обороны города, схватили планировавших сдачу горожан и повесили их на городских стенах вместе с подарками Василия III по случаю сдачи ему города еще до подхода корпуса Острожского. Пролитовских доброжелателей в городе более не существовало, а его оборона была организована грамотно. Возвратить город под власть великого литовского князя не удалось.
Оршанская битва имела несомненный тактический успех для Великого княжества Литовского, однако в стратегическом плане ее значение было ограниченным. Смоленск вернуть не удалось, а Василий III перешел к обороне только на несколько месяцев. 28 января 1515 года псковский наместник Сабуров молниеносным набегом захватил Рославль. Князья Горбатый и Курбский неудачно ходили к Мстиславлю, а Годунов к Белой и Витебску. Весной 1515 года московские войска сожгли Браслов и Друю. В ответ отряды ВКЛ во главе с киевскими воеводами А. Немировичем и Е. Дашкевичем при поддержке крымских татар разорили Северскую землю. В том же году московские воеводы совершили рейд к Витебску и Полоцку, но у последнего их войска были разбиты. Чуть позже Гоштольд совершил успешный набег на Великие Луки. В 1516 году войска ВКЛ предприняли неудачный поход на Гомель, а в 1517 году Острожский из Полоцка совершил поход на Псков, Опочку, Воронеч, Красный и Велью, но и этот рейд был отбит.
Боевые действия возобновились в 1518–1520 годах рейдами московских отрядов в окрестности Вильно, Витебска, Минска, Слуцка и Могилева, но уже в 1521 году у каждого из противников появились другие внешнеполитические проблемы: Великое княжество Литовское и Русское вступило в войну с Ливонским орденом, а Великое княжество Московское подверглось массированным набегам крымских татар. В этих условиях стороны пошли на переговоры и 14 сентября 1522 года подписали в Москве перемирие на пять лет, по которому смоленские земли оставались за Великим княжеством Московским, но оно отказывалось от притязаний к ВКЛ на Киев, Полоцк и Витебск, а также от своего требования о возвращении пленных.
Литовское посольство в Москве.
При очевидных военных успехах армии Великого княжества Литовского основная цель кампании — возвращение Смоленска — не была достигнута. Этот город вместе с рядом других территорий (всего 23 кв. км) остался в составе Московского государства. В то же время дипломатия Ягеллонов сумела разрушить созданный Василием III союз с императором Священной Римской империи Максимилианом I Габсбургом и Ливонской конфедерацией. В 1515 году на Венском конгрессе Ягеллоны и Габсбурги пришли к полному согласию, а Ливонская конфедерация попала под влияние Великого княжества Литовского. Главное же было в том, что в Европе начал складываться негативный образ Московского государства. Это важнейший стратегический итог сражения под Оршей.
Вместе с тем надо признать, что и сегодня победа под Оршей активно используется в целях антироссийской пропаганды рядом политических деятелей в Беларуси, Польше и Литве, так как она является крупнейшей из всех побед над войсками Московского государства в ходе всех московско-литовских войн. Также существует мнение, что в этой битве впервые использовался бело-красно-белый флаг — национальное знамя Беларуси времен БНР и первых лет независимости после распада СССР. Трудно оспорить и тот факт, что победа под Оршей на несколько десятилетий приостановила московскую экспансию на литовско-русские земли, а некоторым образом даже предопределила итоги пятой московско-литовской войны 1534–1537 годов (Стародубской).