Обнаружив наутро брошенный шведами вагенбург, царь направил за ними в погоню отряд генерал-поручика Гебхарда Пфлуга. Главные русские силы оставались на месте сражения еще 3 дня. Преследовавшие шведов драгуны Пфлуга 29 сентября настигли и порубили в Пропойске около 500 отставших неприятельских солдат и взяли остатки обоза. Военное снаряжение, впрочем, победителям не досталось – при приближении погони Левенгаупт распорядился порох и заряды утопить в Соже. Затем остатки его корпуса переправились через эту реку у деревни Глинка и 12 (22) октября 1708 года в брянском селе Рюхово соединились с армией Карла XII, уже покинувшей лагерь у Костеничей.
Потери шведов убитыми и ранеными составляли 6397 человек, из них 45 офицеров, около 700 солдат попали в плен. Русские потеряли 1111 человек убитыми и 2856 ранеными.
Победа под Лесной не стала полной – половина корпуса Левенгаупта смогла прорваться, шведам удалось уничтожить бо́льшую часть припасов и снаряжения – но значение ее было огромно. Позже Петр I высоко оценил викторию под Лесной, написав о ней в «Гистории Свейской войны»: «Сия у нас победа может первая назваться, понеже над регулярным войском никогда такой не бывало; к тому же еще гораздо меньшим числом будучи пред неприятелем. И поистине оная виной всех благополучных последствий России, понеже тут первая проба солдатская была, а людей, конечно, ободрила и мать Полтавской баталии как ободрением людей, так и временем, ибо по девятимесячном времени оное младенца счастье принесла». Так по образному выражению царя и стала называться эта битва «первой солдатской пробой» и «матерью Полтавской баталии».
Одержанная на берегах Леснянки победа сыграла большую роль в укреплении морального духа русской армии, показала выдающиеся полководческие качества Петра I. Русские войска действовали в сражении на основе линейной тактики, но применяли ее творчески, исходя из обстановки: