Антиох проиграл сражение, а его потери, как утверждается, превысили 50 000 убитыми, что было сравнимо с потерями римлян при Каннах. Если верить источникам, римская армия потеряла всего 300 пехотинцев и 24 всадника — преуменьшение, которое вызывает серьезные сомнения. Сбежав с поля боя, Антиох сперва отступил в Сарды, расположенные в нескольких километрах от места, где разворачивалось сражение, но вскоре он отправился еще дальше на восток, вглубь своей империи. Царь остановился в Апамее, неподалеку от современного турецкого города Динар. Как только стало известно о его поражении, большая часть крупных городов Малой Азии вроде Эфеса сразу же перешла под власть Рима. Из Апамеи Антиох отправил послов к Сципиону Африканскому с просьбой о прекращении войны. Из-за болезни Публий не участвовал в сражении и поэтому перенаправил делегацию к своему брату Луцию. Антиох надеялся, что Сципион Африканский сможет выступить посредником в переговорах с его братом, но никаких переговоров не было. Луций потребовал от Антиоха безоговорочной капитуляции.
Поражение при Магнесии предрешило исход Сирийской войны, и, хотя Антиох поручил послам добиться максимально выгодных условий, по сути, им пришлось принять все требования римлян. Царь был вынужден оставить все свои европейские завоевания и передать территории Малой Азии к северу от Таврских гор союзнику Рима Эвмену. Кроме того, он должен быть платить ежегодную контрибуцию в размере 50 000 талантов. Чтобы обеспечить эти выплаты, римляне взяли в заложники 20 видных человек из окружения царя, включая его сына. Также они потребовали выдать им Ганнибала. Это требование прозвучало впервые. В ходе предыдущих переговоров Антиоха со Сципионом перед битвой при Магнесии, например у Геллеспонта, не было сказано ни слова ни о пунийце, ни о его выдаче. После Магнесии, хотя имя Ганнибала заметно выделялось в списке тех, кого требовалось выдать Риму, он был назван лишь как один из нескольких греческих изгнанников, нашедших пристанище при дворе царя Селевкидов и кого римляне объявили представляющими угрозу их безопасности.
С Антиохом было покончено, и образовавшийся в этой части света вакуум власти был вскоре заполнен римлянами — сначала с помощью марионеток вроде царя Эвмена, а затем и их собственными наместниками. Расстановка сил в восточной части Средиземноморья изменилась в пользу Рима так же, как это ранее произошло на западе после завершения войны с Карфагеном. Римляне усилили свое влияние в Малой Азии и изменили эту часть мира, а Антиох нашел свою смерть тремя годами позже: его убили во время грабежа небольшого храма неподалеку от Суз в Иране.