另一方面，刘备于是上表刘琦为荆州刺史，南下荆州南部，包括武陵、长沙、桂阳、零陵，四郡投降，拔擢诸葛亮负责督零陵、桂阳、长沙三郡，调其赋税，以充军实。
孙权任命周瑜为南郡太守，程普为江夏太守，全柔为桂阳太守。而周瑜则分公安给刘备屯驻。
赤壁之战的失利使曹操失去了在短时间内统一全国的可能性，而孙刘双方则借此胜役开始发展壮大各自势力，刘备向孙权借荆州后实力迅速壮大，进而谋取益州。曹操在退回北方后，休养生息两年。两年后，曹操西征，击破关中的马超、韩遂等人，然后才大举南征孙权。此战形成天下三分的雏形，奠定三国鼎立的基础。
孙刘联军胜利的原因：
赤壁之战是曹、孙、刘之间在长江进行的水、陆联合作战，也是中国历史上着名的以弱胜强的战争。孙、刘联军以1：4的劣势兵力，战胜了拥有绝对优势的曹操，开创了在长江上以水、陆联合作战击退北方军的先例，它在战争指导上的成功之处主要是：
1、敢以数万兵力战胜号称数十万之敌。此战取胜，最困难也是关键的一环，是在曹操气势汹汹的情况下，敢于定下抗曹决心。周瑜等人，凭着横行天下、不畏强暴的气概，在数雄皆灭，曹操挟新胜之威，以“顺”讨“逆”，以号称数十万敌数万，东吴一片主降，似乎取胜无望的形势下，冷静分析战争形势，揭示出曹操表面强大下掩盖着的弱点，及战胜曹操的极大可能性，提供了弱军战胜强军的科学依据。
2、联合昔日敌对的荆州，共同抗曹。曹操进攻荆州后，东吴敏锐地看到，大敌当前，抗曹的共同利益，超过了昔日与荆州敌对的利益，迅速改变策略.向荆州展开吊唁外交。孙、刘两家以大局为重，在群雄逐个被曹操各个击破时，坚定地走联合之路，为取得赤壁之战的胜利，奠定了坚实的基础，避免了再次被曹操各个击破的命运，“一时之大计无有出于此者”。
3、以火攻奇袭曹军水军。水军是曹军此战的关键兵种，也是最薄弱的兵种；因为曹操北方水军不习水战，是疲病之卒，荆州投降的水军未经整训，心怀两端，其水军又犯了舰船首尾连接、不便疏散的战术错误。孙、刘联军以火攻为突破口奇袭曹军水军，既抓住了关键，又是打敌薄弱环节，从而在较短时间内，一举击退曹操的征吴军。
方北辰的《三国名将:一个历史学家的排行榜》书中分析孙刘联军赤壁之战胜利的原因是：“初一交战，公军败退，引次江北。瑜等在南岸。”史文说曹操的船队，在遭遇战失利之后，才引退到北岸驻扎。可见在遭遇战发生之前，他并没有在赤壁的北岸停留扎营；但是周瑜一方，则先已在南岸站住脚了。这就说明：是周瑜一方先守在这里的南岸，等待曹操到来之后，再发动遭遇战，迫使曹军在北岸停下扎营。既然先已在此恭候，那么将赤壁作为决战之地，自然就是周瑜主动做出的选择了。周瑜选择有利的决战地点，针对实际测试出来的敌人弱点，利用特殊的气象条件，采用有利的火攻战术，还挑选了正确的执行火攻人选，所以取得了辉煌的成功。
尽管贾诩向曹操提出，只要屯兵在江陵、安抚好荆州吏民，就可以让东吴不战而降。但是，“太祖不从，军遂无利”。
而曹操急于求成的失误在于：
（1）马超、韩遂尚在关西，为操后患。关西军一直是曹操的威胁。
（2）且舍鞍马，仗舟楫，与吴越争衡，本非中国所长；曹操也明白这个道理，他希望的是用荆州水军对抗吴军，可惜他错了，赤壁之战前那场接触战证明了一切。所以曹操才会索战船，只不过正是因为这样才被敌人火攻。说到底还是水军不济造成的。除了刚刚收服的荆州水军之外，曹操的中原陆军也来参战。仅曹操的都督护军赵俨，就督护了于禁、张辽、张合、朱灵、李典、路招、冯楷七支军队从征荆州。其中的张辽还被庾信的《哀江南赋》提到：“张辽临于赤壁，王濬下于巴丘”。可以说，曹操的南征部队也悉数开赴了赤壁。他希望以荆州水军为主力，进而利用绝对的兵力优势渡江，只是他高估了荆州水军，低估了吴军和长江。
（3）又今盛寒，马无藁草；《三国志·吴主传》：“公烧其馀船引退，士卒饥疫，死者大半。”可见战马没有草料，人也好不到哪去，饥饿与瘟疫是困扰曹军的两大难题。这样的部队即使数量多也很难取胜。
（4）驱中国士众远涉江湖之间，不习水土，必生疾病。魏、蜀、吴三家君主大事纪都记录了这次瘟疫，可见此次瘟疫规模之大。《三国志·武帝纪》记载：“公至赤壁，与备战，不利。於是大疫，吏士多死者，乃引军还。”《三国志·先主传》记载：“时又疾疫，北军多死。”《三国志·吴主传》记载：“公烧其馀船引退，士卒饥疫，死者大半。”《江表传》也记载了曹操的评价：“赤壁之役，值有疾病，孤烧船自退，横使周瑜虚获此名。”
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