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Mientras se libraba la batalla, en el Palacio Nacional y en la Ciudad de México en general se vivía un ambiente de tensa espera. Lo último que se sabía de Puebla era el telegrama enviado por Zaragoza hacia las 12:30 del día, en el que avisaba que el fuego de artillería de ambos lados había iniciado. Luego, silencio. Ante la incertidumbre, el gobierno había hecho salir precipitadamente al general Florencio Antillón al mando de los Batallones de Guanajuato, quedando como guardianes de la capital sólo 2,000 hombres del Regimiento de Coraceros Capitalinos y algunos centenares de milicianos pobremente armados. Si las tropas guanajuatenses se perdían, la capital quedaría desprotegida.
A las 4:15 de la tarde finalmente se recibieron noticias:
... Sobre el campo a las dos y media.— Dos horas y media nos hemos batido. El enemigo ha arrojado multitud de granadas.— Sus columnas sobre el cerro de Loreto y Guadalupe han sido rechazadas y seguramente atacó con cuatro mil hombres. Todo su impulso fue sobre el cerro.— En este momento se retiran las columnas y nuestras fuerzas avanzan sobre ellas. Comienza un fuerte aguacero.— I. Zaragoza8
Zaragoza envió más tarde otro telegrama en el que dijo que los franceses habían iniciado la retirada hacia Amozoc, pero sin mencionar el resultado final de la batalla. Finalmente, a las 5:49 de la tarde se recibió otro parte, dirigido al ministro de Guerra, que causó júbilo (y un gran alivio) en Palacio Nacional:
... Las armas del Supremo Gobierno se han cubierto de gloria: el enemigo ha hecho esfuerzos supremos por apoderarse del Cerro de Guadalupe, que atacó por el oriente de izquierda y derecha durante tres horas: fue rechazado tres veces en completa dispersión y en estos momentos está formado en batalla, fuerte de más de 4,000 hombres, frente al cerro de Guadalupe, fuera de tiro. No lo bato, como desearía, porque el Gobierno sabe (que) no tengo para ello fuerza bastante. Calculo la pérdida del enemigo, que llegó hasta los fosos de Guadalupe en su ataque, en 600 o 700 entre muertos y heridos; 400 habremos tenido nosotros. Sírvase vd. dar cuenta de este parte al C. Presidente.— I. Zaragoza9
El saldo final de la batalla fue de 476 muertos y 345 heridos del lado francés, así como 83 muertos, cerca de 131 heridos y 12 desaparecidos para el Ejército de Oriente. A las 7 de la noche del día 6 de mayo arribaron a Puebla el general Antillón y sus tropas; Zaragoza esperaba un nuevo ataque de Lorencez, pero éste, el día 8 de mayo, dispuso la retirada hasta San Agustín del Palmar, siendo "saludado" por la artillería republicana y la Banda de Guerra de los Carabineros, quienes tocaron "Escape".
El 5 de septiembre de 1862, todavía acuartelado en Puebla, el general Zaragoza contrajo tifo y falleció tres días después.10 Lo sustituyó en el mando del Ejército de Oriente el general Jesús González Ortega, quien se encargaría de la defensa de la ciudad ya que se esperaba el regreso de los franceses, reagrupados y con refuerzos, lo cual sucedió en marzo del siguiente año. Los historiadores concuerdan en señalar el talento de Zaragoza como organizador y motivador de sus tropas. Antes de la batalla, las arengó diciéndoles que si bien los franceses eran considerados "los primeros soldados del mundo", ellos eran "los primeros hijos de México", lo cual tuvo tal efecto en la moral de sus soldados que su determinación por defender la plaza ante los invasores compensó sus carencias materiales y de disciplina. Además, no temió tomar decisiones arriesgadas, como prescindir de los 2000 efectivos que O'Horan se llevó para batir a Leonardo Márquez, y en el curso de la batalla actuó con serenidad y efectividad. Se le considera héroe nacional y en su honor, tiempo después, Juárez renombró a la ciudad como Heroica Puebla de Zaragoza.