1945年2、3月間，蘇聯紅軍橫掃整個東歐，納粹德國軍隊節節敗退，蘇軍前鋒已經指向德國首都柏林。4月初，蘇聯調集朱可夫元帥指揮的白俄羅斯第一方面軍、羅科索夫斯基元帥指揮的白俄羅斯第二方面軍和科涅夫元帥指揮的烏克蘭第一方面軍共計250萬人，準備發動柏林戰役。由蘇軍承担占領柏林的任務，是當年2月雅爾塔會議上的決定，當時蘇美英三國商定，東西線盟軍對德國的占領以易北河為界，而柏林恰在易北河以東，理當蘇聯占領。此外，還有一個更深層次的原因：雅爾塔會議期間，時任盟軍最高指揮官的艾森豪威爾預計，攻取柏林的戰役將使盟軍犧牲十萬人——事實上，當后來柏林被攻克時，蘇軍付出的死亡代價是30多萬人。4月25日，美軍和蘇軍在易北河勝利會師。4月30日，希特勒在與情人愛娃倉促結婚后，服氰化鉀自殺。5月2日，蘇軍攻克柏林國會大廈。5月7日，德國政府派人到法國向盟軍最高指揮官艾森豪威爾無條件投降，但斯大林對此不予認可，要求德國必須向攻克柏林的蘇軍投降。5月8日，德國正式向蘇美英法四國無條件投降，蘇軍的朱可夫元帥主持了投降儀式。至此，歐戰宣告結束。
歐戰結束后，法西斯軸心國只剩下日本還在中國和太平洋戰場上負隅頑抗。1945年4月5日，蘇聯政府正式通知日本，廢除《蘇日中立條約》。4月1日，美軍18萬2千人登陸日本沖繩島，對負隅頑抗的10萬日軍發起猛攻；至6月22日，美軍以傷亡7萬余人的代價攻占沖繩島，完成了太平洋越島進攻的最后一次戰役，將戰火燒到了日本本土。與此同時，日軍還在中國戰場遭受到國軍在豫西、鄂北、湘西和桂柳方向的戰略反攻，以及中共武裝的夏季攻勢（這些內容在前面文章中講過）。
1945年7月17日，蘇聯領導人斯大林，美國總統杜魯門，英國首相丘吉爾在德國柏林近郊的波茨坦舉行了繼德黑蘭、雅爾塔之后的第三次會晤，即波茨坦會議。這次會議商討了對德國的處置問題和戰后歐洲政治格局的安排，并爭取蘇聯盡早對日作戰。7月26日，波茨坦會議以美國、英國、中國三國宣言的形式發表了《波茨坦公告》，敦促日本立即無條件投降，宣布了盟國占領日本后將實施的基本原則，并重申《開羅宣言》必須實施（后來蘇聯出兵對日作戰時，也正式在公告上簽字，所以《波茨坦公告》最后成為四國的對日共同宣言）。8月2日，《蘇英美三國波茨坦會議議定書》簽字。
1945年7月15日凌晨5點30分，美國進行了三年之久的“曼哈頓計劃”終于取得了輝煌的成果，世界上第一顆原子彈“大男孩”試爆成功。8月6日，美國向日本廣島投擲了一顆名為“小男孩”的核彈，致使廣島市內的建筑全部倒塌，人員傷亡20余萬。8月8日，蘇聯發表對日作戰宣言。8月9日凌晨，蘇聯紅軍150多萬人從東、北、西三個方向越過中蘇、中蒙邊境進入中國，向日本關東軍發動突然襲擊。同日，美國又將一顆名為“胖子”的核彈投擲到日本長崎，造成長崎市60%的建筑物損毀，近9萬人傷亡。此后，美國正式警告日本，如再拒不投降，則將遭到成千上萬顆原子彈的轟炸，直至將日本徹底毀滅——事實上，美國當時已經將僅有的三顆原子彈都用完了。
8月9日，中共領導人毛澤東發表《對日寇的最后一戰》的聲明，號召：“中國人民的一切抗日力量應舉行全國規模的反攻”。8月10日至11日，朱德以中國解放區抗日軍總司令的名義，連續發布7道進軍命令：各解放區抗日武裝部隊依據《波茨坦公告》規定，向其附近各城鎮、交通要道的日偽軍發出通牒，限期投降，對拒絕投降繳械的日偽軍予以堅決消滅；晉綏、晉察冀軍區和山東軍區各以一部分兵力進軍東北，配合蘇軍作戰；對收復的各城鎮實行軍事管制。在國軍主力仍在大西南的情況下，中共武裝搶先進行了對日軍的最后一擊。
8月10日，在兩顆原子彈巨大震懾下，日本裕仁天皇開始準備向盟國投降。同日，日本托瑞典向中美英蘇四國政府轉遞了投降書，表示愿接受《波茨坦公告》所列條款，只要求保留天皇為日本元首。消息傳到重慶，蔣介石大喜過望，但當聽說中共已于當日下令其所屬軍隊對日進行反攻，并“對拒絕投降繳械的日偽軍予以堅決消滅”時，他立即下令，國軍加緊進軍，所有日偽軍將領要各守原有陣地，只向國軍投降，并電令第十八集團軍司令朱德留守原地，聽候命令，不準受降，還讓日軍總司令岡村寧次在國軍接收前做好有效防御。
1945年8月14日，日本天皇頒布無條件投降敕書。8月15日，裕仁天皇通過廣播發布《致忠良臣民書》，以“終戰詔書”的形式宣布日本無條件投降，330萬日軍放下武器，第二次世界大戰和中國的抗日戰爭勝利結束。依照盟軍總部此前的規定，日本投降后，中國受降區包括中華民國（東北歸蘇聯紅軍受降）、臺灣及越南北緯16度以北地區。8月17日，日本關東軍總司令官山田乙三向蘇聯遠東軍總司令華西列夫斯基元帥投降；次日，關東軍司令部向所屬部隊下達了投降命令。8月19日，蘇軍進入沈陽，俘虜了滿洲國皇帝溥儀。8月20日，何應欽受蔣介石委任飛抵芷江處理中國戰區內日軍投降事宜。8月21日起，中日正式開始商討投降事宜，中國陸軍總司令部將全國劃分為十五個受降區，指派就近最高軍事長官接受日軍投降——不過，這十五個受降區并沒有中共八路軍、新四軍的席位，同時國府也授意日軍：除受命于何總司令者之外，可一律視為土匪，日軍即使采取自衛行動，也為合理措施。
日本宣布投降后，中美英蘇四國同意任命西南太平洋盟軍司令麥克阿瑟將軍為聯合國軍最高統帥，接受日本投降，并負責占領日本本土。1945年9月2日，在停泊于東京灣的美軍密蘇里號戰列艦上，日本外相重光葵、日軍參謀總長梅津美治郎分別代表日本天皇、日本政府和日軍大本營在投降書上簽字，麥克阿瑟代表聯合國接受了投降，并簽字，參與簽字的還包括：美國代表尼米茲將軍，中國代表國軍軍令部長徐永昌將軍，蘇聯代表丘列溫中將，英國代表福拉塞中將等。隨即，美軍第八軍登陸日本，對其實施軍事占領。
1945年9月9日上午9時，“三九良辰”，中國戰區受降儀式在南京舉行，國軍陸軍總司令何應欽代表中國接受了日本中國派遣軍總司令岡村寧次遞交的投降書，日軍128萬余人向中國投降。10月25日，第十五受降區，臺北，國府受降主官陳儀接受日軍投降，宣布臺灣及澎湖列島重歸中國。至此，日本自甲午戰爭后對臺灣的50年殖民統治宣告終結，10月25日亦被定為臺灣的光復節。
抗戰期間，蔣介石曾多次與英國商議戰后歸還香港的問題，但不是被英國拒絕，就是被蘇美盟國出賣。日本投降后，英國拒絕由國軍接受駐港日軍投降，美國也在外交上偏袒英國，杜魯門總統致電麥克阿瑟，表示香港可以由英國接收。經反復協商，1945年9月16日，駐港日軍向英、中、美、加四國投降，中國最終沒能借抗日的勝利收回香港。
在整個抗日戰爭期間，國軍兵力最高時達500萬人，與日軍在正面戰場上共進行了22次大型會戰、1117次大型戰斗、小型戰斗28931次，陸軍陣亡、失蹤321萬1914人，空軍陣亡4321人、損失戰機2468架，海軍幾乎全滅，如果加上因病減員等非戰場損失，國軍總損失達400多萬人。在數次大小會戰中，國軍共擊斃日軍48萬3708人，傷193萬4820人，其中有126名日軍將官。此外，中共領導的八路軍、新四軍及抗日根據地民兵在日軍占領區內進行游擊戰，也給予了日軍有效的牽制和打擊，還擊斃日軍將官3人。
八年抗戰中，中國約有900萬平民死于戰火，另有800萬平民死于其它因素，9500萬人成為難民。中國在戰爭中所承受的損失極大，按1945年貨幣折算，約為6500億美金。另有估計中國抗戰直接人口損失可累計之估計數為2062萬人，合可累計之戰爭直接傷殘人口、軍民傷亡最低限為3480萬人；同時，還有估計認為，中國抗戰直接傷亡人口合計可能在4100萬上，合戰時失蹤被俘等項數字，戰爭直接給中國造成的死亡、傷殘及失蹤等項人口損失共計超過4500萬人；而從人口損失的角度看，抗日戰爭時期中國人口損失總數應在5000萬人以上。
