一、德军的失败
1940年7月21日，希特勒在同总参谋长哈尔德谈话时提出了同俄国作战的问题，尽管当时不列颠空战尚未真正发动。这一细节较深地反映了不列颠之战失败的根本原因。从大战略的角度看，德国在“不列颠之战”中的失败根本上受东西两面作战形势的牵制所致。从德国所处的中央位置来看，只有东面俄国的威胁存在，西面英伦三岛的威胁才能真正发生作用，如果不存在东面的威胁，孤悬海上的英伦三岛对德国并不存在致命的威胁，这种情况在拿破仑战争时代就出现过。但首先从哪个方向上下手，对希特勒来说却是个极其困难的选择。如果先彻底解决东面的俄国，则可打掉了英国人的幻想，在西面收不战而胜之功效。若先征服英伦三岛，全力对付苏联也未尝不合理，但前提是德国只能投入有限的空军来取得海峡上空的制空权。如果德国投入全部空军并且战术对头的话，把对英国的轰炸进行到底，即使消耗巨大，很有可能使英国空军丧失作战能力，德国登陆作战或许能够成功，但这种消耗将使空军无法承担而后对苏联作战的任务。所以，“海狮”计划的破产根本上受东面苏联的潜在制约所致，而“海狮”计划的破产导致德国最终陷于两面作战的困境。
德国空军的失败还在于战役目标的多变，最初攻击对方战斗机机场。以歼灭对方空中有生力量；转而改为攻击以飞机制造业为主的军工生产企业，以破坏对方的兵器生产能力；最后又改为专攻大城市以打击对方士气。没有自始至终把对英国战斗机部队的打击方针贯彻到底。因为，夺取制空权的关键是摧毁对方的空中有生力量，即消灭对方的战斗机部队。德军开始尚能集中攻击英国的战斗机机场，英国的战斗机部队在德军转移攻击目标前，也几乎接近崩溃的边缘，但是一个偶然的因素使希特勒决定改变攻击目标。把兵力集中到对伦敦等大城市的轰炸上，给英国战斗机部队以喘息的时间，从而丧失了击败英国空军的良机。如果德国在攻击目标上“一以贯之”，坚持打击英国战斗机部队，则德国以有限的空军夺取“不列颠之战”胜利的机会还是存在的。战后多数史家认为：希特勒对伦敦实施轰炸的命令拯救了英国。而德国空军的三个作战目标：消灭对方空军、摧毁飞机制造业、摧毁英国士气却一个也没实现。
德国空军的失败有诸多技术上的原因。一个重要原因是缺乏大兵团作战的经验。要取得制空权必须消灭英国的战斗机并摧毁战斗机机场。这就要使用轰炸机，而轰炸机则需要战斗机的护航。但在不列颠空战之前，德国空军从来没有进行过战斗机群大规模掩护轰炸机群作战的演习，两个机种配合默契程度较差，只是后期才有所改观，不过已无济于事。
相对英国来说，德国作战飞机质量较差也是失败的重要因素。德国使用的主要战斗机机种“梅-109”型的有效航程太短，它的真正活动半径包括来回距离只有160多公里，滞空时间总共才95分钟，从加来飞至伦敦只能作极短时间的战斗便要返航。“梅-109”型战斗机的起飞和降落在技术操作上难度很大，法国沿海机场都是匆匆建立的简陋机场，造成的困难也就更大。另一种型号的德国战斗机“梅-110”型时速为480多公里，既不灵活也不易加速，战斗中很容易被英国“喷火”式战斗机赶上，甚至它本身都需要“梅-109”型战斗机来保护。德国人原先想把“梅-110”型战斗机制成最先进的机种，但却遭到技术上的失败。德国战斗机的最大弱点是无线电装备的原始化，英国战斗机要先进许多，且德国战斗机群也无法由地面加以指挥控制。另外，德国轰炸机装备的火力太弱，只有几挺自由旋转的机枪，若无战斗机保护就无法抵抗英国战斗机的攻击。
德军在飞行员使用上明显不如英军，英国的战斗机驾驶员尽管损失较大，但往往能够非常合理地使用有限的人力资源。8月初，道丁将军手下的飞行员增加到了1434人，又从海军航空兵借到68人。英国空军训练部门每月可向前线输送约260名新飞行员，虽然新的飞行员缺乏经验，新的战斗机部队损失比老部队的大，但却能及时弥补不足。而且英国的战斗机飞行员的士气不断受到鼓舞和增强。相反，德国飞行航校培养的飞行员超过前线所需，但戈林却一向看不起战斗机机种，认为这个机种只能进行空中防御，它又用战斗机飞行员去补充轰炸机人员的损失，因而浪费了不少最佳的战斗机飞行员。在空战期间，战斗机飞行员通常一天要出动两三次，有时甚至达五次之多，不准有休息日，也不准前线单位实行轮调制，这就加重了战斗机部队的疲劳。到了9月份，战斗机部队的官兵对德军是否真会实施登陆作战产生了怀疑，觉得为假戏真做而牺牲太不值得，戈林又常常把作战失利归咎于战斗机部队缺乏朝气，因此他们的士气十分低落。由于战斗机与轰炸机之间缺乏配合，德国轰炸机往往攻击不到位，把炸弹胡乱扔在乡间田野就溜之大吉。在遭到对方战斗机攻击时，更是无法对抗而损失惨重。因此到了作战后期，轰炸机飞行员的士气已是一落千丈。
德国空军在判断对方损失时的计算经常发生错误，当然，作战双方都有夸大战果的趋向，但对德国人来讲，可能产生了更多的副作用。德国方面起初对英国空军实力的估计相当正确，但会战展开后，一方面把对方飞机生产量估计过低，认为英国战斗机每月生产量在180架到300架之间。实际上，在8、9月份，英国战斗机生产量在460架到500架之间。另一方面又把对方飞机损失量估计太高，所以因不断的计算错误而发生判断上的混乱。直到被击落的数字已经大大超过实际存在的数字，英国空军战斗力仍无减退，遂使德国飞行员士气大受影响。另外，德军将领还有这样一种习惯，当他们轰炸了一个英国战斗机机场时，就顺手用红铅笔把这个基地上的英国战斗机中队给划掉。导致这种做法有两个原因，一是空中摄影侦察的不可靠，二是对空中侦察结果作过分乐观的分析。比如，轰炸进行到8月17日，德军将领估计英国已经有12个战斗机机场被永久性摧毁了，但实际上只有曼斯顿的一个机场在较长时间内不能恢复使用。此外，德军又浪费了许多兵力来攻击英国东南部的机场，这些机场不在与之对抗的英国战斗机部队的作战序列中。同时，德国人也没有认识到英国空军指挥系统中的“分区指挥部”在指挥战斗机作战时所发挥的巨大作用，像设立在伯根山、肯里、合恩教会等地的“分区指挥部”的作战室都设立在地面上，非常危险，德国人居然不知道，虽然8月底德军对它们进行过一次猛烈轰炸，但因情况不明后来没有再继续下去。
气象原因对德军作战失利也是一个很大的影响，英吉利海峡上空的云层在夏季变化莫测，经常大雾迷漫。海峡上空的气候常常是不利于进攻一方，而对防守一方有利。因为地球旋转使得天气变化由西向东发展，所以英国人总是比德国人先知道气象情况。虽然德国方面已经能破译英国气象报告的无线电密码，但却没有好好加以利用，因而还是常常吃亏。尤其当轰炸机群与战斗机群在进行空中集结编队时，经常被意外的云层和恶劣的能见度所破坏。比如在法国北部和比利时上空突然出现的云层总是让轰炸机群赶不上同战斗机群汇合的时间，而战斗机油料有限，无法等待，只好临时去支援其他轰炸机群，结果某一轰炸机群得到了加倍掩护，而另一队轰炸机群却因没有战斗机掩护而损失惨重。入秋以后，气象条件变得更加恶劣，这种差错的机会也随之增多，所造成的损失也就更加惨重。
二、英军的胜利
英国空军总体实力不到德军的一半，但却最终获胜，其主要有下列几个原因：
战略上，英国早就预见到了英国生死存亡的关键取决于制空权的争夺，所以从1940年5月就开始有计划有目的地采取一切措施来加强防空，在指挥体制、防空兵力部署等方面做好充分的准备。而纳粹德国始终抱有诱使英国媾和的幻想，在外交和政治上展开了诱降活动，军事上的准备明显不足。而且德军统帅部一直都没有一个比较成熟完善的进攻方案，“海狮”计划也是仓促而就。缺乏必要的研究分析。即使在空袭开始后，希特勒也一直梦想通过空袭来迫使英国屈服，并未进行认真周密的登陆作战准备。更为严重的错误是德国在7月16日下达“海狮”计划指令，7月31日却又决定进攻苏联，战略上如此三心二意，怎能不败？