尽管被大火包围，最初的时候，居民们还试图发挥他们在消防演习中所练习的技术，往每个炸弹上猛倒水或沙子，并且向警察、消防队员和少数训练有素的救援工作者们请示指令。政府权力部门曾经说过，如果每个家庭都尽自己的一份力，每个社区都进行自保的话，那么整个城市就可以安然无恙。但是没有一个人能够想到，敌机不仅投下了凝固汽油弹，还在每平方英里的范围内投下了多达25吨的充满原油的炸弹，而且大风也飞速地席卷了全城。
面对这一切，市政的专业以及业余消防队员全都无能为力。火变得极热，烟也极浓，有的人肺部被熏坏了。人们跌倒在路上，在痛苦中不断衰弱下去。不久之后，大街小巷都摆满了一排排焦黑的尸体，这些人在试图从大火的吸氧洞里逃走的时候，窒息并被烧死。在猛烈的大风里，即使那些已经逃出大火范围的人，也会因为被风刮来的火星而点着，那些把婴儿绑在背上的母亲们发现孩子身上也着了火。
皇宫的主要建筑被烧成了白地。燃烧弹在东京闹市区引起的大火，越过护城壕，烧到了皇宫。天皇在他的地堡里躲过了空袭之后，出面感谢数以千计力图抢救皇宫的灭火者。
警报解除的笛声在凌晨5点钟响起。那些在大火中侥幸逃得一命的人们筋疲力尽地瘫倒在地。杉浦由子后来在一首诗中回忆着：“黎明时分，从空袭的火海中逃出，我和孩子就在大街上沉沉入睡。”在一些地方，大火整整烧了4天才熄灭。
在3月10日以及其后的好几天里，尸体随处可见：有一家人堆在一起的，有相邻的住户们堆在一起的，还有成叠、成堆甚至像一座小山似的堆在学校和医院周围的。丈夫和妻子紧紧拥抱着被烧得熔为一体，烧成焦炭的婴儿还紧紧地攀附在母亲、姐姐或者祖母的怀里。还有一些尸体保持着直立的姿势，双腿紧绷，胳膊伸开，仿佛要奋力逃离火场的样子。一位陆军军医在黎明时分沿着隅田川河岸走时，发现“河中漂浮着数不清的尸体，有穿着衣服的，也有赤身裸体的，所有的都黑得像木炭一样，这情景真的让人难以置信。这些都是死去的人，但你根本无法分辨他们是男是女。你甚至无法分辨那些漂浮物究竟是胳膊是腿，或者只是烧焦的木头。”
在3月10日，有数十万的幸存者们开始外逃，他们的家园已经化为灰烬。粗略估计有25万座房屋被烧毁，致使180万人无家可归，煤气、供电、供水以及公共交通全都断绝了。一些难民们失去了所有的东西，还有一些人抢救出了铺盖和用品，找到车辆将它们装上，艰难地向城外走去，他们要去的是农村的亲戚家或者任何愿意收留他们的人家。铁道在短时间内奇迹般地得以修复，将成千上万的人运了出去。
后来，日本政府试图确定16平方英里火区范围内的死亡人数，但从没有人能够得到确切的数字。据官方的保守估计，死者在8到10万人之间。在更早的报告中，人数超过了12万，但这些报告并没有公开。法国记者罗伯特·格依雷恩看到了日本的档案，里面报告说，共有19.7万人死亡、失踪或者被推测死亡。一位内务省官员在解释为什么从来都没有一个确切的统计时说：“我们受到的指令是要报告真实的情况，但是我们中的大多数人都无法做到这一点，因为那情形可怕得超乎想象。”
在空袭后不久，裕仁天皇从宫里出发进行了一次罕见的外出，他亲自对东京进行了视察。不顾宫内省官员们的反对，天皇执意要到破坏最严重的地区去。令市民们目瞪口呆的是，在每一个地方，天皇都徒步在瓦砾堆中艰难地穿行着。在结束了两个小时的行程之后，裕仁神色惨然地回到他那辆带着金色菊花徽记的黑色轿车里。他转向一位侍从，和他一起将这次的破坏和1923年那次大地震所造成的破坏进行比较。“这次看起来要可怕得多，”天皇用低沉的声音说道，“东京已经变成一片焦土。”
在美军轰炸计划的第一阶段完成时，上述主要城市中，有100多万平方英里的面积被炸成废墟，200多万座建筑物，约占全部建筑物的1/3被削成平地，至少有1300万人无家可归。
面对美军的持续轰炸和日益恶化的战局，日本当局的主和派发出了企和的声音。
5月12日，“六巨头”举行会议。海相米内光政提议请苏联出面调停，结束战争。首相铃木素以喜怒不形于色、玩“腹功”著称。他看到陆、海军都主张请苏联调停，也就支持军人。5月14日，东乡把草案提交给“六巨头”，内称：“应该向苏联讲清楚，它是靠了日本才战胜德国的，因为我们保持了中立；帮助日本保持其国际地位将对苏联有利。因为在将来，美国可能变成苏联的敌人。”接着，备忘录警告说，战胜了德国的苏联提出的价钱可能“比我们想象的高得多”，日本要准备放弃旅顺、大连、南满铁路和千岛群岛北半部。
奉东乡之命，广田决定去箱根地区的疗养胜地强罗，拜访苏联驻日大使雅可夫·马立克。广田曾任首相、外相，政治地位很高，又当过驻苏大使，与苏联外交界人士有过许多交往。6月3日至4日，广田两次会晤马立克，向他保证，日本人民真诚希望与苏联和中国建立友好关系，希望找到与苏联长期合作的途径。广田还说，他所说的话“不但反映了帝国政府的态度，也反映了国民的态度”。马立克表示，他要考虑几天，然后才能答复。
广田深受鼓舞，他报告东乡说：“会谈气氛友好，俄国方面的反应令人满意。这次交谈看来有希望。”然而，这种希望很快就变成失望。因为在日本统治集团内部明显地分为和、战两派。此时主战派的意见又占了上风。
天皇裕仁、内大臣木户幸一、外相东乡、首相铃木、海相米内等从客观实际出发，能现实地看到日本山穷水尽的处境，认为继续进行战争只能给国家和人民带来无穷的灾难，因而主张议和停战。在这方面，上述四大臣的秘书们起了不小的作用。这些年轻人组成一个特别小组，经常一起会商，把秘密情报送给他们的长官，使其逐渐成为主和派。
而海、陆军中的死硬分子则主张战斗到底。在他们的影响下，6月6日，最高战争指导会议又通过了“今后应实行的战争指导基本大纲”，其主要方针是：“以誓死尽忠的信念为动力，借助地利和人和，坚决把战争进行到底，以维护国体，保卫皇土，确保民族将来发展的根基。”军阀们竭泽而渔，动员17至60岁的男子参军，准备本土决战，“一亿玉碎”。
受东乡之托，6月底广田又两次去拜访马立克，并抛开外交辞令，开门见山要缔结新的互不侵犯条约，还答应给予苏联一些好处。马立克仍不置可否，只说他要得到莫斯科的回电后再答复广田。但一星期过去了，苏联政府仍未对广田的建议做出答复。
天皇心急如焚，决定派曾任首相的近卫公爵带着他的亲笔信去莫斯科。按照天皇的意旨，东乡外相急电日本驻苏大使佐藤尚武，说天皇渴望早日结束战争，进行谈判，以恢复和平。为此，近卫公爵将携陛下亲笔信前往莫斯科，请苏联政府为此提供方便。
佐藤想约见苏联外长莫洛托夫，但得到的答复是，莫洛托夫将去柏林参加盟国会议，此时特别繁忙。佐藤想见副外长，试图让他同意近卫访苏。但这位副外长也是彬彬有礼地避而不答，或说至少要几天后才能答复。
5天之后，苏联副外长致函佐藤说：由于天皇的建议含糊不清，近卫公爵的使命又不明确，他的政府无法做出肯定的答复。
日本统治者还在摆大国的架子，希望通过谈判缔结和约，以结束战争。殊不知苏联这时已经签署了《波茨坦公告》，准备对日本开战。
1945年7月17日至8月2日，斯大林、杜鲁门和丘吉尔在位于德国首都柏林西南30公里处的波茨坦，举行了代号为“终点”的秘密会议。
这也是第二次世界大战期间三国首脑的最后一次会晤。美国助理国务卿格鲁早在5月5日就将敦促日本投降的公告初稿起草完毕。
7月24日，杜鲁门同丘吉尔就草案的内容进行磋商，双方同意邀请中国参加。随后，杜鲁门将公告的文本发给蒋介石，征求他的意见并在公告上签字。7月26日晚9时20分，美、中、英三国向日本发出由杜鲁门、蒋介石和丘吉尔签署的《促令日本投降之波茨坦公告》。苏联当时没有在《波茨坦公告》上签字，事先美国也没有征求苏联的意见。直到8月8日，苏联宣布同日本处于战争状况时，才要求参加《波茨坦公告》。《波茨坦公告》称敦促日本投降，并提出战后对战犯处理等方面问题。
《波茨坦公告》实际上是反法西斯同盟国对日本法西斯发出的一份敦促投降书，对于日暮途穷的日本法西斯是一个沉重的打击。
公告发表之后，美国的宣传机构立即采用一切可能的方法对日本广播，并散发了几百万份传单，使日本人民知道公告的内容。
7月27日，日本首相铃木主持召开最高战争指导会议，讨论政府对《公告》的立场。以阿南惟畿、丰田等为代表的军方态度十分强硬，提出为了不影响日本军队决战的士气，不要公布《波茨坦公告》；如果真要公布，也应附上一项声明，表示坚决反对。铃木迫于压力接受了军方的意见。
日本主战派头面人物的这种顽固态度，实际上是拿日本国民的身家性命在赌博，是在玩火自焚。此举给日本带来了惨痛后果。