据《日本投降记》一书记载，日本的总决战计划是“残忍到极点的”。这个计划分为三个阶段：第一阶段：撤退中国华中、华南日军，毁灭江南精华区。包括毁灭广州和武汉，毁灭京沪杭三角洲内一切建筑物。第二阶段：从事本土及中国黄河以南之防御战。第三阶段：最后决战阶段，即日本、伪满、朝鲜的整个毁灭阶段。包括全力保卫东京，以自杀战术阻抗盟军，如果东京陷落，即向盟国无条件投降。东京投降后，中国华北、东北及朝鲜的日军必须继续决战，直至全军覆灭，不许一兵一卒投降或活命。
从1944年4月开始一直持续到年底、纵贯中国南北几千余里的大规模豫湘桂战役，是日军临死前回光返照式的挣扎。美国人认为，中国已经在7年的抗战中消耗了大部分实力，无力对日本进行全面反攻。此时日本将中国大陆地区北方的很多甲种师团抽调到太平洋战场，以丁级师团来对付华北的八路军，以乙级师团对付国民党军队。美国由此认为，国民党军队为了保存实力，不会对日本进行战略反击。
日本兵力一直升高到1945年总数达到700余万,但兵员的素质却不断的下降,征兵年龄从15岁一直到45岁，数十万大学生也成了士兵。尽管如此，兵源仍然不足，所以日本在朝鲜、台湾地区也实行了征兵制。朝鲜和中国台湾的年轻人作为“日本兵”被源源不断地送上前线。日本的人口只有约7138万（1939年）,已经不堪重负。事实上，太平洋战争前6个月日军在东南亚和南太平洋的胜利正是依靠多年积累的精锐部队。
栗林忠道，日本陆军大将，日本109师团长，因身为指挥官率士兵死守硫磺岛而成名，剖腹自尽的栗林忠道，在日本称为“玉碎总指挥官”。1945年3月，一个仅有20平方公里，覆盖着厚厚火山灰的小岛，在二战最后一年成为兵家所必争之地，因为它成了美国彻底打败日本的巨大障碍，———它正处在东京与美军战略空军基地塞班岛之间，岛上的日本空军是美国空军的心腹之患。硫磺岛战役历时整整36天，被称为“太平洋战中流血最多之战”；“人间地狱，尸骨成山”……美军以伤亡共计28686人(阵亡6821人、伤21865人)的惨重代价，全歼岛上22000日军。据《香港日报》1945年3月报道，日军决以“血肉长城，对抗美军的油铁洪流”，在最后时刻，“日军肉攻队”采取“凄壮新战术”：“洞穴埋置空桶，士兵怀抱地雷入内，上盖泥土”，待大队美军士兵经过，便“点火线以身殉国”。而硫磺岛日军最高指挥官栗林忠道命令最后反攻全军玉碎，并于三月十七日深夜给天皇的“诀别电”：“战局已临最后关头，职站在前线，祈祷皇国必胜及安泰”，“目下弹尽兵寡，决作孤注一掷，粉身碎骨，以报皇恩，谨率领士卒，高呼圣皇万岁，借此永诀”。
美国太平洋舰队取得了玛利亚那群岛大捷，又攻占了硫磺岛、冲绳岛。日本海军的主力舰队大部被歼。在盟军反攻的太平洋及印度洋上的诸多岛屿，日军供应断绝，形成孤岛，守军枵腹困战，不少岛屿在盟军攻占前，日军已经饿毙……日军已是山穷水尽，穷途末路。
1945年秋，美国、英国和中国发表了《波茨坦宣言》，敦促日本投降。7月28日，日本政府拒绝接受《波茨坦宣言》。出于军事和政治的原因，美国总统杜鲁门决定在日本的广岛、长崎等四个城市中选择一个目标投掷原子弹。当时广岛人口为34万多人，靠近爆炸中心的人大部分死亡，当日死者计8.8万余人，负伤和失踪的为5.1万余人；全市7.6万幢建筑物全被毁坏的有4.8万幢，严重毁坏的有2.2万幢。当时日本梯恩梯炸药的生产能力为，1937年约11500吨，至1944年最高达39400吨。日本陆军、海军一年生产的梯恩梯炸药只相当于美军投在广岛和长崎的两枚原子弹。广岛事件并未使日本立即同意接受波茨坦最后通牒，即无条件投降。日本大本营故意掩盖广岛事实真相，把希望寄托在苏联的调停上。
苏联看到日本败局已定，并不打算调停。8月8日，日本从苏联领导人那里得到的回答是，日本仍在继续进行战争，拒绝接受《波茨坦宣言》，因此，日本政府请求苏联调停的建议已失去一切根据。苏联政府遵守对联合国的义务，接受联合国的要求，宣布从8月9日起对日宣战。就在苏联出兵这天的上午11时30分，美国又在日本长崎投下第二颗原子弹。长崎全城27万人，当日便死去6万余人。
日本关东军在1942年初加上伪军和警察部队兵力高达百万以上，全面战争时关东军向太平洋地区频繁抽调兵力，1944年上半年日本进行“一号作战”（即豫湘桂作战），从关东军抽调大批军队，使关东军减至40万人，1945年又调走了二十余个师团，使关东军兵力仅剩下1943年和1945年所编成的12个师团，1945年5月，日大本营指令关东军调整部署，关东军不得不把25万退伍日本军人重新召回，并拉来大批日本侨民和学生进行拼凑，整编成8个师团、7个混成旅、1个坦克兵团和5个炮兵联队，使兵力达到24个师团，约70多万人，有1000门火炮和迫击炮、200辆可使用的坦克和200架可使用的飞机。
苏联出兵中国东北时，关东军从表面看似乎兵力充足，据当时统计，其实际战斗力仅相当于过去的8个半师团。这些部队的质量、装备、训练和意志都与早期的关东军无法相比。
1945年8月8日苏联向日本宣战。此刻，苏军元帅华西列夫斯基指挥的150万士兵已经利用夜幕突然从三个方向同时向日军发起突击行动。
尽管关东军早有对苏作战的准备，甚至一度还拉出与苏军决战的架势，但是，由于关东军设想决战的时刻是1946年，不仅未能侦察到苏军的实力，甚至连苏联正式对日宣战的消息，也没能提前得到。在苏军攻势下，关东军布设的阵线很快就土崩瓦解，原来设想的大决战变成一场大追逃。8月10日，日本大本营下达命令，指示关东军在万不得已的情况下，可以放弃东北，退守朝鲜。但长期以日军“王牌”自居的关东军为了维护所谓“皇军之花”的脸面，仍然不肯投降，此次战役中，关东军8.3万人被击毙。
在苏军出兵当天，日本首相铃木在内阁会议上说，我们不能无限的进行战争，除了接受《波茨坦宣言》外，我们无路可走。
但强硬的日本陆相阿南认为，日本仍可调动的力量还有五十三个步兵师团和二十五个旅团，另外指挥官还能召集四百万陆海军加入战斗，加上内阁刚通过一项措施，将征兵范围扩至十五到六十岁的男子和十七到四十五岁的女子，日本的防御力量可再增加二千八百万人。
日本内阁围绕战还是降激烈争吵，最后，只好由天皇来决断，8月9日夜，天皇裕仁在皇宫的防空洞里召开了御前会议，最终决定投降。
天皇裕仁在皇宫的演播室里录制好了投降的《终战诏书》，强硬派军人为阻止录音播出，曾发动政变，但很快被镇压，陆相阿南自杀。8月14日，美国出动800架“空中堡垒”超大机群，对东京、大阪、九州等地进行狂轰滥炸。当晚7时半，铃木首相召开内阁紧急会议，请天皇裕仁亲临。裕仁在万般无奈之下，只得下令起草停战诏书，并录音完毕，即刻送日本电台广播。
1945年8月15日，这个日子对于日本来说，就是其近代大国征程中的断崖，日本在这一天宣布无条件投降，而在此之前，日本从未被外国征服并且很少在对外战争中遭遇败绩。
据中原茂敏《大东亚补给战》一书，日本军队在投降时，陆、海军共717万人，其中陆军541万，海军170万。海外陆军由关东军总司令大将山田乙三、中国派遣军总司令大将冈村宁次和南方军总司令元帅寺内寿一带领。中国派遣军全体根据蒋介石的“以德报怨”的号令，很快遣返完毕，总司令冈村宁次也于1949年2月遣返。日军在中国本土阵亡455700人。日本南方军43个师的官兵遣返日本较快。日本关东军约60万人向苏联投降，俘虏并没有被迅速遣送日本，而是被苏军拘押至西伯利亚等服苦役，其中也包括关东军总司令山田乙三。其中约有6万俘虏在各个劳改营死亡。俘虏直至1956年遣返回国。
日本投降后两个月的1945年10月，当时的美国国防部副部长尼采曾任美国调查团副团长的身份被派往东京，其使命之一就是“查明日本为什么决心对美开战”。
远东军事法庭曾令日本前首相近卫文麿和原内大臣木户幸一等人进行激烈的当面对质。之后近卫文麿服毒自尽。
据调查团公布的信息，事实上，在当时的日本领导层中，没有一个人对结束战争是胸有成竹的。由于当时日本经济是建立在完全依赖美国的工业结构之上，因此在美国禁止向日本出口机床，废钢铁，及1941年美国、英国、荷兰、荷属东印度、缅甸、印度和新西兰等先后废除与日本缔结的通商航海条约等以后，日本的“崩溃”就加速了。
日本如维持现状，将逐步衰落，不久就会自取灭亡。这样，日本与其坐待国运衰落，不如下决心作一决战。当时的日本内阁与军部正是出于这种考虑而对美开战。
当美国于1941年8月1日，禁止向日本出口石油时，美国就已知道，日本必会发动战争，美国总统罗斯福此前即已预言。