Po desperackim akcie student przez trzy dni walczył w szpitalu o życie. Zmarł 19 stycznia w następstwie dotkliwych poparzeń, które obejmowały ponad 80 procent powierzchni ciała. Stał się symbolem walki z biernością.

Swoim protestem Palachowi udało się rozbudzić opór czechosłowackiego społeczeństwa. Ulicami wielu miast przeszły demonstracje. Jedna z nich odbyła się dzień po samospaleniu Palacha - grupa studentów rozpoczęła pod pomnikiem św. Wacława przerwany w dniu pogrzebu protest głodowy, domagając się realizacji postulatów zmarłego. Nazajutrz po śmierci Jana, na placu Wacława zgromadziła się manifestacja, która przeszła na Uniwersytet Karola, gdzie zegary na Wydziale Filozofii zostały zatrzymane na godzinie 15.15, w której Jan Palach zmarł. Na czele szli studenci z transparentem "Pozostaniemy wierni".

Pogrzeb studenta - 25 stycznia 1969 roku - przerodził się w wielotysięczną manifestację przeciwko okupacji kraju. Był to jeden z największych protestów społecznych, po zdławieniu Praskiej Wiosny w 1968 roku, będącej próbą demokratyzacji systemu komunistycznego w Czechosłowacji. Student miał też naśladowców - w kolejnych miesiącach 26 osób dokonało aktu samospalenia. Siedem z nich zmarło.

Dopiero po transformacji ustrojowej ludzie mogli swobodnie wyrazić hołd zmarłemu tragicznie studentowi. 20 lat później, po aksamitnej rewolucji 1989 roku, przy Muzeum Narodowym na placu Wacława, w miejscu, w którym płonący Jan Palach upadł na ziemię, postawiono pomnik, przedstawiający brązowy krzyż, częściowo wmurowany w bruk. W 1991 roku student został pośmiertnie odznaczony najwyższym czeskim odznaczeniem - Orderem Tomasza Masaryka. Jego nazwiskiem nazwano odkrytą w 1969 roku asteroidę - 1834 Palach.

Niecałe pół roku przed czynem Jana Palacha, 8 września 1968 roku, podobną formę protestu przeciw inwazji na Czechosłowację wybrał Polak - Ryszard Siwiec. Do jego samospalenia doszło w czasie ogólnopolskich dożynek na warszawskim Stadionie Dziesięciolecia (obecnie Stadion Narodowy), w obecności stu tysięcy ludzi. Jan Palach nie wiedział jednak o tym, ponieważ polskie służby skutecznie wyciszyły tragiczne wydarzenie. Dopiero kilka miesięcy po śmierci Palacha, informację o proteście Ryszarda Siwca podała sekcja polska Radia Wolna Europa.

Po dramatycznym czynie czeskiego studenta, polski poeta Kazimierz Wierzyński napisał wiersz "Na śmierć Jana Palacha". Wygłosił go na antenie Rozgłośni Polskiej RWE. W utworze znalazły się słowa - "Tu pali się ktoś za siebie i za nas, pali się z własnej woli pośrodku własnego narodu. Nikt z odludnego świata nie przeszkadza mu płonąć do końca".

Samospaleniu Jana Palacha oddał hołd Jacek Kaczmarski w utworze "Pochodnie" z 1989 roku. Pięć lat później (1994) zespół Serce nagrał utwór dedykowany studentowi "Usłyszcie mój krzyk". W 2013 roku Agnieszka Holland zrealizowała w Czechach miniserial, poświęcony samospaleniu Jana Palacha, pod tytułem "Gorejący krzew".