Операция «Марс» остановилась, чтобы стать самым секретным советским наступлением, о котором на долгие годы предпочли забыть. В качестве причины неудачи назывались увлечение сковывающими ударами, чрезмерный риск с наступлением механизированного корпуса М.Д. Соломатина с открытым флангом и другие. Также одной из причин неуспеха советского наступления под Ржевом стали просчеты разведки. Как сообщил немцам один из пленных офицеров, «он был изумлен появлением «надежных немецких резервов» в решающие моменты атаки». В отчете разведки Верховного главнокомандования Вермахта отмечалось, что «на эти силы противник не рассчитывал. На картах, попавших к нам, никаких немецких резервов не отмечено». Потери участвовавших в операции «Марс» войск Западного и Калининского фронтов составили 216 тысяч человек убитыми, ранеными и пропавшими без вести. Потери немецкой 9-й армии составили 53,5 тысячи убитыми, пропавшими без вести и ранеными.
В наступление идут советские тяжелые танки КВ. Калининский фронт, зима 1942/43 г.
Подбитый советский легкий танк «Валентайн». Район Сычевки, ноябрь-декабрь 1942 года
По другую сторону фронта вслед за неудачей наступления последовали наказания. И.С. Конев был смещен с поста командующего Западным фронтом с формулировкой «как не справившийся с задачами руководства фронтом». Однако ему вскоре удалось вернуть доверие командования. Неудача наступлений трех армий Калининского фронта стала фатальной для карьеры командующего Калининским фронтом генерал-лейтенанта М.А. Пуркаева. Старый соратник Г.К. Жукова был отправлен на Дальний Восток. Отстраненному командующему 41-й армией генерал-майору Ф.Г. Тарасову была дана возможность себя реабилитировать: в феврале-марте 1943 года он возглавлял 70-ю армию в наступлении К.К. Рокоссовского. Однако наступление было в целом неудачным, Тарасов вновь был смещен и погиб в Венгрии осенью 1944 года в должности заместителя командующего 53-й армией. Управление 41-й армии было расформировано, и больше армии с таким номером в составе Красной Армии до конца Великой Отечественной войны не появилось. Командующий 20-й армией Н.И. Кирюхин также был смещен со своего поста и закончил войну заместителем командующего 38-й армией на второстепенном направлении.
Операция «Марс», несомненно, была одной из неудачных операций Красной Армии. Однако помимо замысла операции существует ее объективное значение. С этой точки зрения «Марс» позитивно сказался на общей стратегии советских войск. Во-первых, он сковал резервы немецкой группы армий «Центр», которые в случае затишья под Ржевом отправились бы под Сталинград. Последствия такой переброски могли быть самыми катастрофическими. Во-вторых, 9-й армии Вальтера Моделя были нанесены чувствительные потери.