在連續9天201個小時的爭奪中，韓軍第9師陸續投入4個步兵團（第28，29，30，51團），包括補充師，總計壹線兵力約18000人。誌願軍第38軍相繼投入4個團（334，339，340，342），總計壹線兵力約15000人。
誌願軍報告自身傷亡6700余人。對於韓軍傷亡，誌願軍壹度報告韓軍陣前遺屍約7000人，明顯有宣傳成分。最後報告為造成韓軍傷亡9400余人。
韓軍戰後統計第9師3個團（28.29.30）***3422人死傷（505人死亡，2562人受傷，失蹤391人）；造成誌願軍的損失是8234人鑒定死亡、5097人推定死亡、1001人受傷、俘虜52人，總計造成誌願軍死傷14332人。對比雙方參戰人數和俘虜人數比例，韓軍對誌願軍傷亡明顯誇大，但是清理戰場是韓方進行，所以誌願軍陣亡8000人以上為韓方提供數據。
白馬山戰役韓9師及美國空軍造成中國軍隊傷亡6700余人（韓國宣稱14322人），38軍此役遭挫首開誌願軍敗給韓國軍隊的記錄。韓軍方面也付出了傷亡4000余人的代價（中國方面記錄此役韓國損失9400余人）。作為韓戰中對中國軍隊唯壹的獲勝戰例，韓國軍方戰後壹直大力宣傳白馬山戰役，韓國第9師同時贏得了“白馬師”的稱號。
誌願軍承認38軍未能啃下韓軍“1個加強營的陣地”。但由於誌願軍在隨後進行的更大規模的上甘嶺戰役（Battle of Triangle Hill）中獲得了標誌性的勝利，因此在戰後宣傳上中國方面壹直有意忽略白馬山戰役，直到90年代初才有參戰軍人通過回憶錄等形式承認這是壹次“失利戰鬥”。然而此戰的失利，並沒有改變第38軍在中國軍隊中的“萬歲軍”地位。
白馬山戰役表明，經過2年多的戰爭鍛煉以及美軍的訓練和整頓，韓國軍隊素質大為提高。韓國軍隊依靠自身的力量，以及美國空軍炮兵的支援，以壹個師的兵力對抗誌願軍壹個師兵力的全力進攻，以人海對人海，在10天的戰鬥中白馬山24次易手而韓國軍隊不後退，終於守住了這個戰略要地。 中方認為誌願軍第38軍戰前作戰計劃泄漏，造成重大困難。誌願軍在敵預有準備的火力優勢下，強攻穩固陣地，遭受了不必要的傷亡。盡管如此，主攻部隊仍造成韓軍重大傷亡，至戰役末期，誌願軍依然占領著除主峰以外的大部分陣地，最終迫於周邊韓軍和美軍重型炮兵等9個炮兵營的炮火支援，美軍1個坦克營的抵近火力支援，和美遠東空軍的空中支援，以及其後美軍第8集團軍新的作戰意圖（即“上甘嶺戰役”，美軍稱“攤牌行動”）而主動撤出戰鬥。誌願軍認為，韓軍此戰兵員損失甚眾，韓第9師依靠釜山、春川不斷補充新兵員才得以堅持到10月14日。據此，誌願軍雖認識到韓軍戰鬥力有了很大提高，但並未徹底改變對韓軍的輕視態度。在誌願軍戰史中，此戰的失利被隨後在上甘嶺戰役的勝利所遮蓋，並未得到過多關註。
此戰結束4個月後，誌願軍38軍撤換到後方擔任預備隊直到1953年回國，此戰遂成為38軍在朝鮮的最後壹戰。韓9師撤下整補後於1953年參加了韓戰最後壹戰-金城戰役，與誌願軍第24軍爭奪金化地區的432.8高地失利，結束了在韓戰中的軍事行動。