Главным виновником поражения на Керченском полуострове Сталин объявил представителя Ставки Мехлиса, командующего Крымским фронтом Козлова и его начальника штаба генерала Петра Вечного. Они были понижены в должностях, а первые двое и в званиях. 4 июня 1942 года в директиве Ставки утверждалось, что они, а также командующие армиями «обнаружили полное непонимание природы современной войны» и «пытались отразить атаки ударных группировок противника, насыщенных танками и поддержанных сильной авиацией, линейным построением обороны – уплотнением войск первой линии за счет уменьшения глубины боевых порядков обороны». Мехлиса и руководство Крымского фронта обвинили в неумении обеспечить маскировку командных пунктов и организовать надежную связь и взаимодействие войск, а также в том, что с отводом войск опоздали на двое суток. Однако указанные недостатки были свойственны практически всем советским командующим фронтами и армиями, а отнюдь не только Мехлису и Козлову.
Через 20 с лишним лет после керченских событий генерал Козлов к виновникам катастрофы причислил также командующего Черноморским флотом адмирала Ф. С. Октябрьского. Действительно, Филипп Сергеевич, обладая господством на море и значительными силами авиации, не смог организовать эвакуацию войск Крымского фронта через узкий Керченский пролив. Также несомненна вина Козлова, Вечного и Мехлиса, которые не сумели организовать на узком фронте оборону против неприятеля, значительно уступавшего Крымскому фронту в людях и технике и при условии, по меньшей мере, равенства сил в авиации. Однако главные причины поражения Красной Армии в Крыму носили системный характер и были вызваны общими пороками советских вооруженных сил. Крымскому фронту противостоял один из лучших полководцев вермахта, который сумел навязать противнику маневренную борьбу, к которой тот не был подготовлен, и полностью использовал господство люфтваффе в воздухе. Руководители Крымского фронта готовились к наступлению, не уделив должного внимания обороне. Но примерно такими же были причины проигрыша Красной Армией и ряда других сражений, в частности, Вяземского.
Если бы командование Крымского фронта действовало в соответствии с принципами военного искусства, то они могли одержать победу на Керченском полуострове еще в декабре 41-го – январе 42-го. Достаточно было наладить взаимодействие между десантами и флотом, поддерживать устойчивую радиосвязь с десантниками, не допускать промедления, а сразу же развивать успех, наступая вглубь полуострова. Тогда, как признавал Манштейн, 11-я германо-румынская армия могла оказаться действительно в опасном положении. После же неудач января 1942 года Крымскому фронту необходимо было не наступать, а занять жесткую оборону, проведя соответствующие фортификационные работы, благо, что узкий фронт на Керченском полуострове позволял сделать это в короткий срок. В наступление можно было переходить только в случае, если бы Манштейн начал новый штурм Севастополя, и было бы достоверно установлено, что он отвел к Севастополю значительные силы от Керчи. Но вряд ли командующий 11-й армии рискнул бы штурмовать Севастополь, не сбросив в море советские войска на Керченском полуострове. А в случае, если бы вместо бестолкового наступления они подготовились к обороне, то не исключено, что уступавшие им по численности германо-румынские войска не смогли бы прорвать фронт, и к моменту операции «Блау» в Крыму бы еще продолжалась напряженная борьба с далеко не ясным исходом.
7 июня 1942 года начался последний штурм немцами Севастополя. 17 июня они вышли на подступы к Сапун-горе, захватили форты «Сталин» и «Максим Горький-I» и подножие Мекензиевых высот. Теперь немецкая артиллерия могла обстреливать Северную бухту и практически парализовала подвоз подкреплений и боеприпасов. У зенитной артиллерии в Севастополе кончились снаряды, и люфтваффе завоевали абсолютное господство в воздухе. Оборона города стала невозможна, но командование Севастопольского оборонительного района и Ставка вовремя не позаботились об эвакуации, до последнего рассчитывая удержать город. В ночь с 28 на 29 июня без артиллерийской подготовки немецкий десант на надувных лодках внезапно атаковал хорошо укрепленный Южный берег Севастопольской бухты и 30 июня захватил Мамаев Курган. Только тогда защитники Севастополя, у которых закончились боеприпасы, получили разрешение на эвакуацию. Было вывезено самолетами и подводными лодками только около 2 тыс. человек, главным образом из высшего командного и политического состава, включая командующего Приморской армией Ивана Петрова и командующего СОР и Черноморским флотом Филиппа Октябрьского и других старших офицеров и политработников. В отличие от немцев, Сталин, опасаясь, что его генералы попадут в плен и, еще не дай бог последуют примеру генерала А. А. Власова, в первую очередь стремился эвакуировать их из окружения. Остальные защитники Севастополя остались без командования и практически были брошены на произвол судьбы. 1 июля организованное сопротивление прекратилось, но отдельные разрозненные группы красноармейцев и моряков продолжали сопротивление до 4 июля, тщетно надеясь, что за ними придут корабли. Немцы захватили 100 тыс. пленных, 622 орудия, 26 танков и 141 самолет. В ходе обороны Севастополя Черноморский флот также потерял, главным образом потопленными с воздуха, крейсер «Червона Украина», четыре эскадренных миноносца, четыре крупных транспорта и подводные лодки С-32 и Щ-214.
Потери 11-й немецко-румынской армии в период с 21 мая по 10 июля 1942 года составили 5 045 убитыми, 23 397 ранеными и 1 323 пропавшими без вести.
При обороне Севастополя, вопреки распространенному мнению, Отдельная Приморская армия сковывала не превосходящие, а равные по численности силы немцев и румын, которые, однако, в последние недели имели полное господство в воздухе и подавляющий перевес в обеспечении боеприпасами. Несмотря на советское господство на море, снабжение Севастополя, а потом и эвакуация его защитников были парализованы с помощью авиации. Основная задержка со взятием Севастополя была связана с необходимостью ликвидировать группировку советских войск на Керченском полуострове. Гитлер не считал отвлечение 11-й армии на осаду Севастополя критически важным обстоятельством для реализации своих планов на южном крыле Восточного фронта. Поэтому после взятия Севастополя основная часть 11-й армии и осадная артиллерия были переброшены под Ленинград, чтобы эти войска, имевшие опыт штурма укрепленных городов, попытались взять советскую северную столицу.
Тем не менее, разгром советских войск в Крыму означал, что отсюда они уже не смогут угрожать ударом в тыл войск, осуществлявших операцию «Блау», или, будучи эвакуированы, не усилят советское сопротивление на Кавказе и на Дону.
В операции «Блау» участвовала лишь меньшая часть дивизий бывшей 11-й армии. Однако те ее дивизии, которые были переброшены под Ленинград, сковали там значительные советские силы, которые в противном случае могли бы быть переброшены на юг.
Но еще важнее было то, что в результате неудачного советского наступления под Харьковом оказались уничтожены несколько советских армий, включавших стратегические резервы Юго-Западного направления, поэтому советские войска на направлении германского наступления оказались значительно ослаблены.
Советское наступление в мае 1942 года под Харьковом только помогло немецкому плану ликвидации Барвенковского выступа, чтобы создать более благоприятные условия для начала операции «Блау».