1945年2、3月间，苏联红军横扫整个东欧，纳粹德国军队节节败退，苏军前锋已经指向德国首都柏林。4月初，苏联调集朱可夫元帅指挥的白俄罗斯第一方面军、罗科索夫斯基元帅指挥的白俄罗斯第二方面军和科涅夫元帅指挥的乌克兰第一方面军共计250万人，准备发动柏林战役。由苏军承担占领柏林的任务，是当年2月雅尔塔会议上的决定，当时苏美英三国商定，东西线盟军对德国的占领以易北河为界，而柏林恰在易北河以东，理当苏联占领。此外，还有一个更深层次的原因：雅尔塔会议期间，时任盟军最高指挥官的艾森豪威尔预计，攻取柏林的战役将使盟军牺牲十万人——事实上，当后来柏林被攻克时，苏军付出的死亡代价是30多万人。4月25日，美军和苏军在易北河胜利会师。4月30日，希特勒在与情人爱娃仓促结婚后，服氰化钾自杀。5月2日，苏军攻克柏林国会大厦。5月7日，德国政府派人到法国向盟军最高指挥官艾森豪威尔无条件投降，但斯大林对此不予认可，要求德国必须向攻克柏林的苏军投降。5月8日，德国正式向苏美英法四国无条件投降，苏军的朱可夫元帅主持了投降仪式。至此，欧战宣告结束。
欧战结束后，法西斯轴心国只剩下日本还在中国和太平洋战场上负隅顽抗。1945年4月5日，苏联政府正式通知日本，废除《苏日中立条约》。4月1日，美军18万2千人登陆日本冲绳岛，对负隅顽抗的10万日军发起猛攻；至6月22日，美军以伤亡7万余人的代价攻占冲绳岛，完成了太平洋越岛进攻的最后一次战役，将战火烧到了日本本土。与此同时，日军还在中国战场遭受到国军在豫西、鄂北、湘西和桂柳方向的战略反攻，以及中共武装的夏季攻势（这些内容在前面文章中讲过）。
1945年7月17日，苏联领导人斯大林，美国总统杜鲁门，英国首相丘吉尔在德国柏林近郊的波茨坦举行了继德黑兰、雅尔塔之后的第三次会晤，即波茨坦会议。这次会议商讨了对德国的处置问题和战后欧洲政治格局的安排，并争取苏联尽早对日作战。7月26日，波茨坦会议以美国、英国、中国三国宣言的形式发表了《波茨坦公告》，敦促日本立即无条件投降，宣布了盟国占领日本后将实施的基本原则，并重申《开罗宣言》必须实施（后来苏联出兵对日作战时，也正式在公告上签字，所以《波茨坦公告》最后成为四国的对日共同宣言）。8月2日，《苏英美三国波茨坦会议议定书》签字。
1945年7月15日凌晨5点30分，美国进行了三年之久的“曼哈顿计划”终于取得了辉煌的成果，世界上第一颗原子弹“大男孩”试爆成功。8月6日，美国向日本广岛投掷了一颗名为“小男孩”的核弹，致使广岛市内的建筑全部倒塌，人员伤亡20余万。8月8日，苏联发表对日作战宣言。8月9日凌晨，苏联红军150多万人从东、北、西三个方向越过中苏、中蒙边境进入中国，向日本关东军发动突然袭击。同日，美国又将一颗名为“胖子”的核弹投掷到日本长崎，造成长崎市60%的建筑物损毁，近9万人伤亡。此后，美国正式警告日本，如再拒不投降，则将遭到成千上万颗原子弹的轰炸，直至将日本彻底毁灭——事实上，美国当时已经将仅有的三颗原子弹都用完了。
8月9日，中共领导人毛泽东发表《对日寇的最后一战》的声明，号召：“中国人民的一切抗日力量应举行全国规模的反攻”。8月10日至11日，朱德以中国解放区抗日军总司令的名义，连续发布7道进军命令：各解放区抗日武装部队依据《波茨坦公告》规定，向其附近各城镇、交通要道的日伪军发出通牒，限期投降，对拒绝投降缴械的日伪军予以坚决消灭；晋绥、晋察冀军区和山东军区各以一部分兵力进军东北，配合苏军作战；对收复的各城镇实行军事管制。在国军主力仍在大西南的情况下，中共武装抢先进行了对日军的最后一击。
8月10日，在两颗原子弹巨大震慑下，日本裕仁天皇开始准备向盟国投降。同日，日本托瑞典向中美英苏四国政府转递了投降书，表示愿接受《波茨坦公告》所列条款，只要求保留天皇为日本元首。消息传到重庆，蒋介石大喜过望，但当听说中共已于当日下令其所属军队对日进行反攻，并“对拒绝投降缴械的日伪军予以坚决消灭”时，他立即下令，国军加紧进军，所有日伪军将领要各守原有阵地，只向国军投降，并电令第十八集团军司令朱德留守原地，听候命令，不准受降，还让日军总司令冈村宁次在国军接收前做好有效防御。
1945年8月14日，日本天皇颁布无条件投降敕书。8月15日，裕仁天皇通过广播发布《致忠良臣民书》，以“终战诏书”的形式宣布日本无条件投降，330万日军放下武器，第二次世界大战和中国的抗日战争胜利结束。依照盟军总部此前的规定，日本投降后，中国受降区包括中华民国（东北归苏联红军受降）、台湾及越南北纬16度以北地区。8月17日，日本关东军总司令官山田乙三向苏联远东军总司令华西列夫斯基元帅投降；次日，关东军司令部向所属部队下达了投降命令。8月19日，苏军进入沈阳，俘虏了满洲国皇帝溥仪。8月20日，何应钦受蒋介石委任飞抵芷江处理中国战区内日军投降事宜。8月21日起，中日正式开始商讨投降事宜，中国陆军总司令部将全国划分为十五个受降区，指派就近最高军事长官接受日军投降——不过，这十五个受降区并没有中共八路军、新四军的席位，同时国府也授意日军：除受命于何总司令者之外，可一律视为土匪，日军即使采取自卫行动，也为合理措施。
日本宣布投降后，中美英苏四国同意任命西南太平洋盟军司令麦克阿瑟将军为联合国军最高统帅，接受日本投降，并负责占领日本本土。1945年9月2日，在停泊于东京湾的美军密苏里号战列舰上，日本外相重光葵、日军参谋总长梅津美治郎分别代表日本天皇、日本政府和日军大本营在投降书上签字，麦克阿瑟代表联合国接受了投降，并签字，参与签字的还包括：美国代表尼米兹将军，中国代表国军军令部长徐永昌将军，苏联代表丘列温中将，英国代表福拉塞中将等。随即，美军第八军登陆日本，对其实施军事占领。
1945年9月9日上午9时，“三九良辰”，中国战区受降仪式在南京举行，国军陆军总司令何应钦代表中国接受了日本中国派遣军总司令冈村宁次递交的投降书，日军128万余人向中国投降。10月25日，第十五受降区，台北，国府受降主官陈仪接受日军投降，宣布台湾及澎湖列岛重归中国。至此，日本自甲午战争后对台湾的50年殖民统治宣告终结，10月25日亦被定为台湾的光复节。
抗战期间，蒋介石曾多次与英国商议战后归还香港的问题，但不是被英国拒绝，就是被苏美盟国出卖。日本投降后，英国拒绝由国军接受驻港日军投降，美国也在外交上偏袒英国，杜鲁门总统致电麦克阿瑟，表示香港可以由英国接收。经反复协商，1945年9月16日，驻港日军向英、中、美、加四国投降，中国最终没能借抗日的胜利收回香港。
在整个抗日战争期间，国军兵力最高时达500万人，与日军在正面战场上共进行了22次大型会战、1117次大型战斗、小型战斗28931次，陆军阵亡、失踪321万1914人，空军阵亡4321人、损失战机2468架，海军几乎全灭，如果加上因病减员等非战场损失，国军总损失达400多万人。在数次大小会战中，国军共击毙日军48万3708人，伤193万4820人，其中有126名日军将官。此外，中共领导的八路军、新四军及抗日根据地民兵在日军占领区内进行游击战，也给予了日军有效的牵制和打击，还击毙日军将官3人。
八年抗战中，中国约有900万平民死于战火，另有800万平民死于其它因素，9500万人成为难民。中国在战争中所承受的损失极大，按1945年货币折算，约为6500亿美金。另有估计中国抗战直接人口损失可累计之估计数为2062万人，合可累计之战争直接伤残人口、军民伤亡最低限为3480万人；同时，还有估计认为，中国抗战直接伤亡人口合计可能在4100万上，合战时失踪被俘等项数字，战争直接给中国造成的死亡、伤残及失踪等项人口损失共计超过4500万人；而从人口损失的角度看，抗日战争时期中国人口损失总数应在5000万人以上。
