1945年7月26日，中國蔣委員長（未被邀請與會）、美國總統杜魯門與英國首相邱吉爾，在波茨坦發表聲明，對日本提出最後通諜，促其宣佈無條件投降，否則將使用三國巨大之陸海軍全部力量，使日本武力及其本土完全毀滅[38]:225。日本始終認為如果無條件投降，等於毀滅日本；公告中雖有將來可依日本人民的意誌，成立一個傾向於和平及負責之政府之字句，然而未提及日本最關心之是否保存天皇，因之不肯接受[118]:715。
1945年8月6日，為避免採取大量傷亡的登陸戰以及在先蘇聯一步拿下日本本土，美軍在日本廣島市投下第一枚原子彈，8月9日又在長崎市投下第二枚原子彈[59]:1245、1250。8月8日，蘇聯根據雅爾達秘密協議宣布對日作戰，隨後出兵中國東北，相繼佔領朝鮮北部[70]:165。8月9日，中國各個敵後根據地軍民開始大規模反攻作戰，取得重大戰績[70]:165。8月10日下午7時，日本政府正式向中、美、英、蘇四國發出《日本請降照會》[119][59]:1256。下午7時50分，日本政府請降書，已請由瑞士、瑞典轉達盟方，日本願意接受盟方《波茨坦宣言》之各項規定，無條件投降，但僅要求保留天皇，仍為日本元首[38]:227。晚上8時許，日本無條件投降消息經中央通訊社收獲，發佈號外，「頃刻震動全市，街頭人山人海，遍處歡呼吶喊……超過十萬以上之男女老少市民……奔赴國民政府暨中央黨部前歡呼，向蔣主席致敬……」[120]:668-669同日，在延安總部，八路軍總司令朱德發佈大反攻第一號命令[121]，令山西、河北、山東、綏遠軍隊進向察哈爾、熱河、遼寧，配合蘇聯及外蒙軍作戰，亦即搶先進入東北[14]:720。8月13日，毛澤東對幹部演說[14]:720。8月14日，朱德、彭德懷電陳蔣，公開表示抗拒統帥部8月10日給予該軍駐防待命之命令，8月15日朱德又自稱「中國解放區抗日軍總司令」致電岡村寧次飭其命令所屬日軍投降，受降地點及代表指定：一、華北在阜平地區，由聶榮臻負責；二、華東在天長地區，由陳毅負責；三、鄂豫兩省，在大別山地區，由李先念負責；四、廣東在東莞地區，由曾生負責[122]:404。
在中國軍民和蘇美盟國打擊下，日本已無力繼續戰爭，於1945年8月15日宣布無條件投降[70]:165。1945年8月15日晨，同盟國由瑞士政府之通知，獲悉日本天皇已頒勅令，接受《波茨坦宣言》之各項規定，宣告投降後，遂同時公佈日本無條件投降[38]:230。是日正午，日本昭和天皇通過廣播發表《終戰詔書》，宣布接受無條件投降[68]:46-47[59]:1280。8月15日15時，中國解放區抗日軍總司令朱德致電岡村寧次，飭其命令所屬向中國共產黨投降[53]:147。朱德另電岡村寧次，命令日軍分別向華北、華東、華中、華南（廣東）中共將領投降[14]:721。8月16日，日本大本營向全體陸海軍發佈命令，停止戰鬥行動[103]:681。於1944年接替汪精衛擔偽國民政府主席兼行政院長之陳公博，宣布解散偽國民政府，汪精衛政權宣告滅亡[62]。日本既已宣佈無條件投降，盟國遂委任麥克阿瑟將軍為盟軍最高統帥，接受所有日本皇軍投降（all Japanese armed forces by the Emperor）[註 11]，並負責主持佔領日本本土，日投降代表團由首席代表河邊虎四郎參謀總長率領，於8月19日乘飛機至馬尼拉，簽訂投降條件[38]:234。國軍按照盟軍最高統帥麥克阿瑟於《一般命令第一號》所劃分之受降範圍，中國戰區受降範圍應為中國（東北除外，歸蘇軍受降）、台灣以及越南北緯16度以北地區，由陸軍總司令何應欽上將代表中國戰區最高統帥蔣委員長接受日本全麵投降[38]:234。8月17日下午5時32分，岡村寧次覆電表示服從指示[38]:234-235。
蘇聯武裝部隊總參謀長安東諾夫大將發表聲明：「八月十四日日皇所發表的投降聲明，僅僅是無條件投降的一般宣言，給武裝部隊關於停止敵對行動的命令尚未布，而且日本軍隊還在繼續進行抵抗，因此，日本實際投降尚未發生。我們隻有在日皇命令其軍隊停止敵對和放下武器，而且這個命令被實際執行的時候，才承認日本軍隊投降了。鑒於以上各點，遠東蘇軍將繼續對日攻勢作戰。」[123]8月9日，蘇軍佔領德王府，8月23日，八路軍攻克張家口，「蒙疆聯合自治政府」宣告結束[62]。
9月2日，日本外相重光葵、參謀總長梅津美治郎代表日本政府向盟軍統帥麥克阿瑟投降[14]:715，中國派徐永昌參加簽字見證[68]:47。9月8日，何應欽由芷江飛南京，9月9日上午9時，代表最高統帥，主持中國戰區日本投降簽字典禮[38]:237。日本中國派遣軍總司令岡村寧次向中國陸軍總司令何應欽投降，八年中日戰爭告終[14]:715。按盟軍指令，中國戰場上的日軍必須立即向國民政府投降，但中共中央則不這麼認為，除熱河、察哈爾之張家口、山海關等6都市由蘇聯軍所佔據轉交給中共外，其餘重要都市多未進入和平狀態，戰事仍然持續
