A Nagaszakira 1945. augusztus 9-én ledobott atombomba 18km magas gombafelhője
A Japán elleni bombázások intenzitását Curtis LeMay tábornok, a Mariana-szigeteken állomásozó 21-ik bombázóezred parancsnokának irányítása alatt tovább növelték. A március 9-én és 10-én 334 B–29-es bombázóval Tokió ellen végrehajtott gyújtóbomba támadásnak becslések szerint 100 000 halálos áldozata volt.

1945. augusztus 8-án, a potsdami egyezmény megállapodásainak megfelelően a Szovjetunió is hadat üzent Japánnak. A Vasziljevszkij marsall vezette csapatok másnap, augusztus 9-én megtámadták a Mandzsúriában és Koreában állomásozó japán erőket. Augusztus 20-ra a szovjet és mongol erők teljes győzelmet arattak a Kvantung hadsereg felett.

1945. augusztus 6-án, délelőtt 9 óra 15 perckor a Paul W. Tibbets ezredes által vezetett Enola Gay nevű B–29-es bombázó atombombát dobott Hirosimára, amit 9-én a Nagaszaki elleni újabb atomtámadás követett. A két támadás során több tízezren haltak meg azonnal – túlnyomórészt civilek. A nukleáris fegyverek bevetésének és a szovjet előrenyomulásnak döntő hatása volt abban, hogy augusztus 14-én Hirohito császár bejelentette, hogy Japán elfogadja a kapitulációs feltételeket. Az Egyesült Államokban az időzónából adódó eltérés miatt augusztus 15-én emlékeznek meg a Japán felett aratott győzelemről (V-J Day).

A fegyverletételről szóló parancs nem jutott el azonnal a Mandzsúriában lévő japán alakulatokhoz, akik egészen augusztus 19-éig harcoltak a szovjet hadsereggel. A fegyverletételről szóló egyezményt hivatalosan 1945. szeptember 2-án írták alá a tokiói-öbölben horgonyzó Missouri csatahajón.

A Kínában és Indokínában harcoló egymilliós japán hadsereg hivatalosan szeptember 9-én Nangkingban kapitulált Csang Kaj-sek nemzeti erőinek. Alacsonyabb intenzitású harcok a japán fegyverletétel után – több esetben még évekkel később.