Уже в два часа пополудни турецкие корабли спешно рубили якорные канаты и ставили паруса, чтобы бежать в Чесменскую бухту под защиту крепости. Бегство противника было беспорядочным и паническим. Русские корабли бросились его преследовать. Погоня продолжалась до самой бухты, у входа в которую русская эскадра стала на якорь и тем самым заперла выход из нее турецкому флоту.
Адмирал Спиридов сказал тогда: «Легко мне… предвидеть… что сие их убежище будет и гроб их».
В шесть часов вечера бомбардирский корабль «Гром» предпринял разведку неприятельского флота. Оказалось, что турки, укрывшиеся в Чесменской бухте, в беспорядке стояли в глубине ее, и только четыре корабля находились в линии. Обнаружив это, «Гром» открыл по флоту противника стрельбу из мортир. Турки начали отвечать беспорядочным огнем с береговых батарей и со своих кораблей. Наступившие сумерки заставили прекратить огонь, после чего бомбардирский корабль возвратился к своей эскадре. На этом закончилось сражение в Хиосском проливе.
Потери русских в бою, если не считать погибших при взрыве «Евстафия», составляли всего лишь шестнадцать человек убитыми. Больше других пострадал корабль «Три святителя», на котором насчитывалось семь убитых и двадцать четыре раненых. Остальные корабли не получили серьезных повреждений. Турки же понесли большой урон в людях. Корабли их были сильно повреждены.
Поражение турецкого флота в Хиосском проливе надломило моральный дух противника, лишило его инициативы, заставило укрыться под защиту крепости и занять там оборонительную позицию.
В результате Хиосского сражения русские моряки убедились в том, что достижение полной победы над турецким флотом вполне возможно.
Сражение в Хиосском проливе весьма показательно и в тактическом отношении.
Прежде всего, русское командование при осуществлении маневра на сближение с противником отказалось от шаблона, господствовавшего в то время в западноевропейских флотах. Для того чтобы не дать противнику возможности улучшить боевое построение своего флота, сближение было произведено в кильватерной колонне, почти под прямым углом к линии турецких кораблей, что дало возможность без лишних перестроений совершить маневр из исходного положения к точке развертывания на боевой курс. Этим маневром был достигнут выигрыш во времени и использован момент внезапности. Турецкое командование до начала боя не успело произвести перестроение своего флота и вынуждено было использовать в бою в основном лишь артиллерию первой линии кораблей. Адмирал Спиридов, командуя авангардом, совершенно правильно в данной обстановке боя выбрал направление главного удара — авангард противника, а в нем флагманский корабль как главный объект удара своего корабля.
При этом следует заметить, что Спиридов, в отличие от адмиралов западноевропейских флотов, проявил исключительную заботу о сохранении флагманского корабля в бою. Он не поставил своего корабля головным, чтобы не подвергать его опасности выхода из боя в период сближения с противником. Когда же «Евстафий» в ходе боя загорелся и гибель его оказалась неотвратимой, Спиридов, не прерывая управления эскадрой, перенес свои флаг на линейный корабль «Три святителя».
Можно с полным основанием утверждать, что в оценке роли авангарда и места флагмана в наступательном бою Г. А. Спиридов явился прямым предшественником адмирала Ф. Ф. Ушакова.