8月9日零点10分苏联红军发动突然袭击时，日军司令官山田乙三大将竟然还在大连津津有味地欣赏着日本歌舞。直到清晨，关东军综合各方面的报告，才得出苏军已经开始全面进攻的结论，经过近一周的激战，8月14日，苏军各集团军迅速向东北腹地推进。就在这天，日本政府向美、英、苏、中四国政府发出照会，接受《波茨坦公告》条款。8月15日中午，日本天皇发布投降诏书，但关东军的抵抗并没有停止。
8月16日晚，关东军司令部召开幕僚会议，这是决定关东军命运的一次会议。会议围绕三套方案展开了激烈的争论：第一，作战到底；第二，继续战争，在有利条件下相机停战；第三，立即停战。会上同意第一种方案的人占了多数。在此情况下，总参谋长秦彦三郎表示：“我们作为军人，除服从陛下命令，别无忠节之道可言，那些顽固坚持作战的人，最好是先把我的头颅砍下来，然后再继续战争。”关东军司令山田乙三也说：“既然圣断已下，本军只能奉戴圣旨，全力以赴终战。”就在同一时间，日本大本营向关东军发出命令，停止作战并同苏军交涉。
8月17日下午5时，关东军司令山田乙三大将致电苏联远东军司令部华西列夫斯基元帅，说关东军“奉天皇之命停止军事行动”，向苏军缴出武器。18日下午，关东军司令部向所属部队下达了投降命令。19日下午，苏军进入沈阳，还在这里俘虏了傀儡皇帝溥仪。8月22日，哈尔滨日军向苏军投降。同一天苏军进入大连。
与此同时，南翼苏军也攻占了朝鲜北部的主要城市，8月24日进占平壤，不久推进到“三八线”附近。在攻占中国东北和朝鲜北部的同时，苏军于8月11日向南库页岛发起进攻，8月28日占领南库页岛。8月15日，苏军登陆千岛群岛，由北向南依次进占千岛群岛各个岛屿。
至此，前后3周多的苏联对日作战胜利结束。在中国人民和朝鲜人民的配合下，苏军一举打垮了日本关东军和驻朝鲜日军，加速了日本的投降，为世界反法西斯战争的最终胜利做出了巨大的贡献。在远东战役中，苏军共击毙日军83737人，俘虏日军59.4万人，缴获坦克686辆、飞机861架、大炮和迫击炮4300门。
在苏联出兵对日作战的大好形势下，8月9日，中共中央、中共中央军委主席毛泽东发表《对日寇的最后一战》的声明，指出“最后地战胜日本侵略者及其一切走狗的时间已经到来了”，号召中国人民的一切抗日力量同苏军和其他同盟国军队一道，向日伪军发起全面进攻。
8月10日至11日，中国解放区抗日武装力量总司令朱德，连续发布7道进军命令：令各解放区抗日武装部队，向其附近各城镇、交通要道之日伪军及其指挥机关送出通牒，限期投降，如遇拒绝缴械投降者，即予以坚决消灭；令晋绥、晋察冀军区及山东军区各以一部兵力向东北进军，配合进入中国境内的苏军作战；令解放区的所有抗日部队向一切日伪军占领的交通要道举行进攻，迫使其无条件投降；对收复之各城镇实行军事管制，维持秩序，保护人民。
8月10日，蒋介石下达3道命令。一是令解放区军队就地“驻防待命”，不得向日伪军“擅自行动”；二是令国民党军部队“加紧作战”，“勿稍松懈”；三是令日伪军“切实负责维持地方治安”。13日，朱德、彭德怀致电蒋介石坚决拒绝其要解放区军队“驻防待命”的错误命令，指出：“这个命令，不但不公道，而且违背中华民族的民族利益，仅仅有利于日本侵略者及背叛祖国的汉奸们。”
美国原子弹在广岛、长崎的爆炸，和苏联出兵对日作战，使日本政府陷入绝境。围绕着是否接受美、英、中、苏《波茨坦公告》的条件、向盟国投降的问题，从8月9日以来到14日，日本连续召开最高战争指导会议和内阁全体会议进行讨论研究。
两派争论不休，最后只好召开御前会议，请天皇圣断。
最后天皇裕仁发言：“我的异乎寻常的决心没有变。我不是轻率地做结论，而是根据内外形势、国内情况和彼我双方的国力和战力来判断的。关于国体，敌方也是承认的，我毫无不安之处……如果继续战争，无论国体或国家的将来都会消失，就是母子都会丢掉。如果现在停战，可以留下将来发展的基础……希赞成此意。”
在天皇讲话时，会场上时有呜咽之声，有时甚至放声大哭。
裕仁讲话后，铃木首相上奏：当即起草终战诏书。于是会议在14日正午结束。
日本政府根据这次御前会议的决定，赶忙拟就了一份宣布接受《波茨坦公告》无条件投降的诏书，以及向反法西斯同盟国发出的日本最后接受《波茨坦公告》的电报稿。这两个文件都在14日23时拍发出去，天皇的诏书还录了音。
这时死硬派分子还做了最后一次挣扎：他们企图阻止向全体国民宣布接受《波茨坦公告》、实行无条件投降的诏书，曾于14日夜里闯入皇宫，打算劫走天皇广播诏书的录音唱片。但这帮亡命徒很快就被镇压了。这天夜里，死硬派头子，陆相阿南在其官邸剖腹自杀。
8月15日中午12时，天皇发表广播讲话，宣布无条件投降。从这时起到9月上、中旬止，散布在远东、南亚各国、南洋地区和太平洋诸岛的330多万日本军队，陆续在各地分别向同盟国投降。
8月15日，朱德命令中国派遣军总司令官冈村宁次及其所指挥下的一切部队投降。16日，朱德再次致电蒋介石要他收回错误命令。这时，解放区军民在延安总部的统一指挥下，已在华北、华中、华南和东北各个战场上以迅猛之势向日伪军展开了全面进攻。据不完全统计，八路军、新四军等解放区人民武装在全面反攻期间，歼灭日伪军23万余人，解放城市190座，收复国土31.5万平方公里。
在这个时期，蒋介石的军队在美国的大力支援下，很快进抵武汉、太原、天津、徐州、上海、杭州、南昌、长沙、广州等地，接受日军投降。
1945年9月9日，日军中国派遣军总司令官冈村宁次在南京签署投降书，向中国战区最高司令的代表何应钦上将投降。
10月25日上午，台湾、澎湖地区日军投降仪式在台北公会堂（现名中山堂）举行。中国受降官台湾省行政长官兼警备总司令陈仪等人先在受降席就座。然后，日本驻台湾总督兼第10方面军司令官安藤利吉大将等5人，由中方人员领入会场。安藤等向中国代表脱帽鞠躬行礼后，即将所佩军刀解下，呈递给中国代表，以示台湾日军缴械投降。安藤大将双手颤抖，捧着《降书》仔细阅读，然后用毛笔签名并加盖私章，随即呈递给陈仪签名盖章。日本侵略者对台湾50年的血腥统治正式宣告结束，台湾和澎湖地区重新回到祖国的怀抱。
在全国抗战的8年中，中日双方交战兵力最高达1000余万（中国军队近500万，民兵200万；日军近200万，伪军100余万）。中国军队进行会战（不含远征军入缅作战）22次，重要战役200余次，大小战斗近20万次，毙伤日军150余万，歼灭伪军118万。战争结束后，接受投降日军128万余人，接受投降伪军146万余人。在整个抗日战争中，中国军民伤亡3500万人。中国的财产损失和战争消耗共达1000亿美元以上。
就在日本帝国主义行将灭亡之际，遭受日本侵略者蹂躏的亚洲各国人民，纷纷举行起义和反攻，配合同盟国军队，打击日本法西斯。
8月8日，苏联宣布出兵对日作战后，金日成将军领导的朝鲜人民革命军便决定对日军发起大反攻，配合苏军进行战斗，解放了朝鲜北部，为以后建立朝鲜民主主义人民共和国创造了条件。
在越南，1945年春夏，以胡志明为主席的印度支那共产党展开了广泛的活动，扩大根据地，建立各级民族解放委员会，成立越南解放军。8月19日，全国举行总起义。到8月下旬，越南人民不仅制服了日本法西斯，而且推翻了近百年帝国主义统治和上千年的封建君主专制制度，把日本侵略者重新扶植起来的傀儡“安南国王”保大赶下了台。9月2日，胡志明主席回到河内，在巴亭广场召开群众大会，在50万父老乡亲面前宣告越南民主共和国成立了。
根据同盟国达成的协议，北纬16度以南的日军向英国军队投降，16度以北的日军向中国军队投降。
9月28日，中国第一方面军司令官卢汉将军在河内举行的隆重仪式上，接受了日本司令官土桥勇逸签署的投降书。
在缅甸，1945年3、4月间的敏铁拉战役和曼德勒战役之后，特别是5月初缅甸国民军和英印军队收复首都仰光之后，在缅甸的日本侵略军兵败如山倒，溃不成军。日本第15军司令部以及第15、53、56师团退到泰国，第55师团退到越南，缅甸方面军司令官木村兵太郎带领第31师团退到马来西亚。后来这些残兵败将分别在上述各地向盟军缴械投降。