被唐军的骁勇所震撼，因而也放弃了追击，一场大战就此结束。阿拉伯帝国从此取得了对中亚的控制。
此战过后，唐朝仍想恢复其对中亚的控制，两年后，新任的安西节度使封常清带兵攻占了大勃津(今克什米尔)，地区影响有所恢复。正当唐朝准备再和阿拉伯帝国争夺中亚之时，一场席卷中原大地的安史之乱爆发，使唐朝的希望彻底破灭。阿拉伯帝国对中亚统治使该地区的歷史翻开了新的一页，中亚人民开始纷纷皈依伊斯兰教，伊斯兰文明从此在这块土地上扎下了根，并一直延续到现在。
怛罗斯之战还產生了战争双方都意想不到的重大影响。此战后，有不少被俘虏的唐军士兵来到了阿拉伯帝国，他们中间不乏优秀的能工巧匠，这些工匠把中国包括造纸术在内的先进科学技术传授给了阿拉伯人，促进了阿拉伯帝国科学文化发展。阿拉伯人又将中国先进的科学技术传入西方，推动了西方的发展与进步。