激战至24日上午，全歼日伪军，收复了百灵庙，共毙敌300余人，其中日军20余人，伤敌600余人，俘敌400余人，缴获大量武器装备。
12月3日，日伪军集中4000余人反攻百灵庙被击溃，毙伤日伪军500余人，俘敌200余人，并击毙其副司令雷中田。12月9日，收复日伪军进犯百灵庙的根据地大庙，至此，百灵庙战役全部结束。12月17日，匪首王英部所属安华亭、王子修两旅长率部反正。
收复百灵庙的消息传到全国各地，各报纸纷纷刊发号外。人心振奋，万众欢腾，各地人民发起了援绥抗日运动。国内外向绥远前方抗日将士祝贺与慰问的电信，如雪片飞来。北平、上海、天津、西安、武汉等大城市的人民团体代表，携带慰问品和捐款，到前方慰劳军队。南京救国会，推动国民党政府中的上层人士如孙科、张继等发起援绥抗日运动，于是在南京召开了各界人士参加的援绥大会，大会通过成立“首都各界援绥后援会。”这次大会使南京的救国运动出现了新高潮。
11月21日，红军领袖毛泽东、朱德在发给傅作义将军的贺电中说：“足下孤军抗日，迭获胜利，日伪军不能越雷池一步，消息传来，全国欢腾，足下之英勇抗战，为中华民族争一口气，为中国军人争一口气”。[《红色中华》1936年11月23日。] 中国共产党还派包括南汉宸在内的代表团等，赴绥慰问。全国各界给前线部队捐赠的慰问金共200余万元。
