Pomimo panicznej ucieczki wojsk austro-węgierskich na prawym skrzydle (128 brygada honwedów), Polacy nie dopuścili do przerwania frontu, wytrzymując kilkakrotnie ponawiany atak 100 rosyjskiej dywizji piechoty (w składzie 397., 398., 399., 400. płk piechoty). Pozbawione wsparcia artylerii i łączności brygady legionowe liczyły łącznie tylko 5500 bagnetów, stawiając opór 13 000 Rosjan.

Najcięższe walki stoczyła I Brygada Legionów Polskich pod dowództwem Józefa Piłsudskiego, a zwłaszcza jej 5 Pułk Piechoty, którego straty bojowe przekroczyły 50%.

Bitwa zakończyła się wycofaniem armii austro-węgierskiej. Pomimo taktycznego zwycięstwa Rosjan, armia monarchii habsburskiej za sprawą polskich Legionów odniosła niezwykle ważny sukces strategiczny, zapobiegając przełamaniu frontu mogącemu spowodować całkowitą dezorganizację frontu na tym odcinku, a w dalszej perspektywie nawet powrót do działań wojennych na terenie Kongresówki. Jednocześnie Rosjanie wyczerpali na długi czas możliwość podjęcia kolejnej tak intensywnej ofensywy. Oddawało to ponownie inicjatywę strategiczną w ręce państw centralnych.

Polskie straty wyniosły 2 000 żołnierzy poległych bądź rannych.

Za bohaterstwo podczas bitwy pod Kostiuchnówką Srebrnym Krzyżem Orderu Virtuti Militari został odznaczony sierżant (późniejszy podpułkownik dyplomowany), Karol Lenczowski (wykazał się wybitnym bohaterstwem i odwagą, gdy 6 lipca 1916 po otoczeniu jego oddziału, wraz z ok. 30 żołnierzami przerwał okrążenie rosyjskie)

Walki pod Kościuchnówką zostały upamiętnione na Grobie Nieznanego Żołnierza w Warszawie, napisem na jednej z tablic, w okresie II RP i po 1990 "KOŚCIUCHNÓWKA 4 XI 1915 i 4-6 VII 1916".