Załoga Smoleńska zaproponowała rozpoczęcie rozmów, jednak prośba ta została odrzucona przez Wasyla III, który zażądał natychmiastowego poddania się. Pod naciskiem mieszczan litewska załoga poddała się 31 lipca i 1 sierpnia rosyjskie wojska uroczyście weszły do miasta. Smoleński biskup prawosławny Warsonofiej odprawił moleben, w czasie którego mieszczanie przysięgli wierność moskiewskiemu władcy. Wojewoda smoleński Jerzy Sołłohub odmówił przysięgi i został wypuszczony na Litwę, gdzie stracono go za poddanie twierdzy. thumb|left|XVI-wieczna rosyjska broń oblężnicza
Po wygranej bitwie pod Orszą wojska litewskie podjęły próbę odbicia Smoleńska, która zakończyła się jednak niepowodzeniem i w 1522 r. między księstwem moskiewskim i Wielkim Księstwem Litewskim został podpisany pokój, na mocy którego Smoleńsk przeszedł we władanie Moskwy. Po bitwie Smoleńsk pozostawał pod władzą carów rosyjskich prawie 100 lat, a następnie rozejmu w Dywilinie w 1618 r. został zwrócony Wielkiemu Księstwu Litewskiemu, ale w 1654 r.