苏芬战争给苏联带来巨大的人员伤亡和物资损失。莫洛托夫声称，苏联在苏芬战争中伤亡207608人，其中48745人死亡，158863人受伤，5400人做了俘虏。实际上，这是苏联官方缩水后的数字，苏军实际伤亡远远大于这个数字。1970年，库里苏宁声称，150万兵力被派往芬兰，伤亡近100万，这个数字有些扩大。在苏军的伤亡数字中，最可信是来源于芬兰的数字，估计苏联死亡17.5万-20万人，受伤20~30万人。战后芬兰释放了苏联的战俘，但这些战俘回国后被苏联政府枪毙，成为苏芬战争牺牲的最后一批苏联战士。苏联损失了1000架飞机、2300辆坦克和装甲车、军火、汽车、卡车和马匹。苏联的一位将军在谈到这一问题时说:“我们赢得了足够的土地去埋葬我们的死人。”
苏军步兵大部份都是来自伏尔加河流域、乌克兰以及中亚等比较温暧地区的士兵，根本无法适应这种寒冷的雪地作战。少数一两个受过寒带作战训练的部队的实战能力也有问題。因此，苏军的战术机动完全被局限在道路附近，无力进行越野机动。苏军的车辆没有伪装，都漆成深撖揽色，士兵的作战服也是卡其布顔色，在雪地里非常明显，成为芬兰狙击手的最好目标。
苏军最大的败笔出现在中部展战线。当时苏军第9集团军兵分三路，北路是122师，中路是163师，南路是54师。随后不久163师就被芬军第9师包围，44师前去营救也被包了饺子。从1939年12月11日到1940年1月8日，这两个师被彻底消灭。芬军统计到的尸体就有2.75万，还有不计其数苏军尸体掩埋在积雪之下。
苏军在战争第一阶段的失利暴露了苏军存在的问题，证明苏军的作战能力同现代化战争还有很大差距。在苏芬战争结束后，通过总军事委员会分析战争结果，斯大林确信苏军力量薄弱，军队指挥人员素质不高，装备陈旧，这样的军队无法抵抗希特勒的军队。赫鲁晓夫在回忆录中说:“与芬兰进行的苏芬战争使我们看到了自己严重的弱点。它也把我们的弱点在希特勒面前暴露了。”
苏军不适应芬兰的寒冷气候，是由于苏军在战前没有在寒冷的天气状态下进行军事训练。当气温降到零下15度和碰到不好的天气时，苏军就不训练或者进行军事演习。苏联空军在作战中也暴露出苏军的许多问题，例如，命中率低、飞机设计不合理和空军同地面部队协调能力差等。苏军空军指挥官科维彻科说:“不容置疑，我们有很强的火力，投弹手投下了很多炸弹。然而，它们的命重率很低，特别是对狭长的目标轰炸。例如，火车站和桥梁。我们派了80架轰炸机去轰炸一座桥，但是仅有一颗炸弹击中了桥梁。”轰炸机的炮位设计不合理。高速轰炸机里的驾驶员有两门机关炮，但是它很难向敌人的飞机开火，因为在高速飞行下，驾驶员不能分心操纵正面炮火，后炮手担任了主攻任务。从实战中得出的经验是飞机应该多设计多个炮位，向多个方向开炮。战争还表明在苏联官僚体制下，养活了许多闲人。在空军部队中，有几乎上百名飞行人员闲置，由于各种原因，既不能遣散也不能使用。
苏芬战争反应出红军缺少有能力的指挥官。自从1934年以来，由于大清洗运动和苏军队伍的迅速扩大，指挥官极度缺乏，指挥官严重缺员。赫鲁晓夫在回忆录中说:“我不知道什么是削弱我们军队的更重要原因一军备不足还是指挥人员不够。毫无疑问两种因素都是重要的。”伏罗希洛夫承认解除了许多不称职的高级指挥官的职务，因为它们不能胜任指挥官职务。在战争期间，共有两个集团军指挥官、3名军团参谋长、3名军长、3名军参谋长、5名师长、几名师参谋长、团长被解职。
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