Все вышло так, как и рассчитывал Ганнибал: в погоне за кельтами римляне были окружены ливийцами. Не имея более возможности вести сражение по всей линии, римляне в одиночку и отдельными манипулами дрались с неприятелем, теснившим их с боков.

Весь ход событий на поле боя создавал предпосылки для охвата флангов римской армии карфагенской пехотой и завершения окружения римлян конницей и уничтожения окруженной римской армии. Боевой порядок карфагенян принял вогнутую охватывающую форму. Римляне вклинились в него, что облегчило двухсторонний охват их боевого порядка. Задние шеренги римлян вынуждены были повернуться для борьбы с карфагенской конницей, которая, разбив римскую конницу, атаковала римскую пехоту. Тем самым, карфагенская армия завершила окружение римлян. Плотное построение легионов лишило их маневренности. Римляне были сбиты в одну кучу, и сражаться могли только воины внешних шеренг. Численное превосходство римской армии потеряло свое значение; внутри этой огромной массы происходила давка, воины не могли повернуться. Началось страшное избиение римлян. В результате двенадцатичасового боя римляне потеряли сорок восемь тысяч убитыми и около десяти тысяч пленными. Потери карфагенян убитыми составили шесть тысяч человек.

Римляне были разгромлены потому, что не реализовали тактических преимуществ своего боевого порядка; в частности, не было выделено сильного резерва, что позднее стало правилом в римской армии. Они вернулись к нерасчлененной фаланге, что и свело на нет римское превосходство в силах. Глубина построения стесняла действия бойцов, а узкий фронт способствовал их окружению. Наличие маневренности у противника в данной обстановке привело римлян к катастрофе. Боевой порядок карфагенской армии был построен с расчетом на полное уничтожение противника путем его окружения с помощью сильных флангов при наличии слабого центра. Фланги не только перестали быть уязвимым местом в боевом порядке, но явились средством окружения меньшими силами крупных сил противника. В этом бою хорошо вооруженная, организованная и обученная конница карфагенян одержала победу над первоклассной по тому времени римской пехотой. Она завершила окружение римской армии, что фактически решило исход боя. Карфагенская конница хорошо маневрировала на поле боя и хорошо взаимодействовала с пехотой.

В результате поражения римлян под Каннами от Рима отпали некоторые крупные города Южной Италии. Ганнибалу удалось создать антиримскую коалицию из Македонии, Сиракуз и отдельных греческих городов Сицилии. По существу, Рим оказался в кольце врагов. Однако карфагенская армия не пошла на Рим. Карфагенский сенат, боясь усиления власти Ганнибала, не поддержал свою армию, находившуюся в Италии, ни флотом, ни деньгами. Крупная победа карфагенской армии не была использована Карфагеном в полной мере. А вот римское правительство, наоборот, сделало выводы из этого поражения и предприняло самые энергичные меры. Прекратились внутренние раздоры между демократической партией и сенатом. Сторонники решительных военных действий потеряли политический авторитет, а влияние сената резко возросло. Обещаниями и угрозами Риму удалось сохранить верность большего числа латинских и италийских союзников. Ценой неимоверного напряжения сил были собраны новые войска, во главе которых были поставлены Фабий Максим и решительный Клавдий Марцелл. С 215 года до н. э. начался новый этап войны, который в целом можно определить как этап относительного равновесия.