La recepción de Segundo romance fue muy positiva. Los críticos destacaron la calidad de la producción, la interpretación vocal de Luis Miguel y la cuidada selección de canciones. El disco logró mantener viva la popularidad del género del bolero, tal como lo había hecho su predecesor. De hecho, el álbum consiguió un premio Grammy en la categoría de «mejor álbum de pop latino». De este trabajo se desprendieron varios sencillos importantes. «El día que me quieras» y «La media vuelta» llegaron al primer puesto en la lista Billboard Hot Latin Songs en Estados Unidos. Otros temas como «Todo y nada» y «Delirio» también tuvieron una buena acogida en esa misma lista.
Este álbum fue un gran éxito comercial, vendiendo más de 4 millones de copias solo en 1995 y obteniendo múltiples certificaciones de platino en países de América Latina, Estados Unidos y España. Se posicionó como uno de los discos latinos más vendidos del año y, para la década de 1990, fue el álbum latino más exitoso de un artista masculino. La particularidad de Segundo romance radica en su capacidad para reinterpretar clásicos, manteniendo la esencia de las baladas latinas, y su impacto en la continuación del legado de Luis Miguel en este estilo musical.