Националисты имели превосходство в толщине брони, калибре орудий и весе снаряда, но оно было парализовано слабой артиллерийской подготовкой их команд, практически не имевших морской практики. Республиканцы хуже маневрировали, но стреляли чаще и точнее.
Всего в этот день прогремело около 1000 пушечных выстрелов. Восьмидюймовая артиллерия националистических крейсеров так и не поразила врага, тогда как шестидюймовые орудия «Либертада» добились нескольких прямых попаданий. На «Ли-бертаде» шел советский офицер В.А. Алафузов, наладивший обучение своих артиллеристов.
Вечером Виерна вышел из боя и отступил в Малагу, преследуемый республиканскими ВВС. По данным международной печати, «Балеарес» получил несколько надводных пробоин. На нем находилось до 90 раненых и убитых. Для его ремонта понадобилось более месяца. Республиканцы, по их данным, потерь и повреждений не имели.
Тенесский бой показал качественное преимущество легких республиканских крейсеров над тяжелыми националистическими. Но он же вскрыл плохое взаимодействие крейсерских и торпедных сил капитана Буисы. Пока новый «Либертад» и устаревший «Мендес Нуньес» успешно вели артиллерийский бой с лучше защищенным и бронированным противником, многочисленные эсминцы Буисы не только не проявили инициативы и не попытались выйти в торпедные атаки, но и умудрились разлучиться с «игреками» – ценными транспортами. Оставленные без конвоя невооруженные транспорты под воздушными налетами неприятеля вынуждены были выброситься на берег во французских территориальных водах. Позже им удалось сняться и вернуться в СССР.
Неудачно действовала республиканская авиация. Укомплектованная сухопутными пилотами, она не могла найти противника, а найдя – опознать и атаковать его.
Адмирал Виерна с решительными командирами и не подготовленными экипажами проиграл артиллерийскую дуэль, но достиг оперативного успеха – доставка очередной партии советских военных грузов в Картахену была сорвана.
В то же время «показ флага» Республики в Центральном Средиземноморье и отступление Виерны перед Буисой отрезвляюще подействовали на итальянских фашистов. После Нионской конференции и Тенесского боя итальянское правительство отдало секретный приказ подводному флоту воздержаться от дальнейших атак «до новых указаний». Нападения «неизвестных» на суда третьих стран в международных водах сразу прекратились. Морская война была в основном загнана в рамки территориальных вод. Но ограничения не коснулись воздушной войны. Нападения же на испанские пароходы обеих сторон продолжались.