Március elejére a szovjetek Viipuriban harcoltak, a finn védelem az összeomlás szélén állt. A kapituláció elkerülhetetlenné vált.
A tapogatózások a két fél között már januárban megkezdődtek svéd közvetítéssel. Helsinki egy brit-francia intervencióban bízott, amely Narvikon keresztül ért volna el Finnországba, de ehhez sem Norvégia, sem Svédország nem járult hozzá. A nyugati tervekről hírszerzésén keresztül mindig jól értesült Sztálin azonban komolyan vette ezeket a híreket, így a valójában végül meg nem valósuló nyugati intervenció veszélye miatt maga is késznek mutatkozott a békekötésre. A finnekkel egyébként szimpatizáló a náci Németország is így gondolkodott, mert ők meg a svéd vasérchez való hozzáférésükön aggódtak, amit egy nyugati invázió szintén veszélyeztetett volna (ez később a Narvik elleni francia-brit partraszállással 1940 áprilisában meg is valósult).
Így került 1940. március 13-án a moszkvai békeszerződés aláírására, amelynek következtében Szovjetunió megszerezte Kelet-Karéliát és néhány északi területet, valamint 30 évre bérbe vehette a Finn-öbölben fekvő Hanko-félszigetet. Finnország elvesztette a területének 10 százalékát, ipari kapacitásainak 20 százalékát, az ország második legnagyobb városát Viipurit. Finn részről a háborúnak mintegy 23 ezer halottja és 45 ezer sebesültje volt. Mintegy 420 ezer karéliai menekültről is gondoskodni kellett, akik nem kívántak élni a szovjet uralom alatt.
Bár a finn veszteségek eltörpültek a szovjet veszteségek mellett, de arányaiban súlyosabbak voltak a kevesebb mint 4 milliós országban.
Bár a Téli Háború 105 napja egyfelől súlyos veszteséget okozott az alig több mint 20 éves, fiatal államnak, ugyanakkor soha nem látott módon erősítette meg a nemzeti egységet és az 1918-as polgárháború óta megosztott finn társadalmat. A főparancsnok, Gustaf Mannerheim tábornoknak a harcok idején kiadott és az országban mindenhol terjesztett napi parancsai nemcsak segítettek a lelket tartani a katonákban, de egyfajta morális iránytűként is bátorították a hátországban maradottakat. Ezek a kitartásról, eltökéltségről, összefogásról és hősiességről szóló, az egész nemzethez szóló üzenetek segítettek a finn nemzet egyben tartásában, és mindenekelőtt abban, hogy a vereség ellenére is morálisan megerősödve érezhessék magukat a finnek.