미군은 섬을 하나씩 건너뛰며 일본 본토로 다가갔다. 1945년 2~3월 이오지마, 4~6월 오키나와에서 큰 희생을 치렀다. 특히 오키나와에서는 주민 약 10만~15만 명이 숨진 것으로 추정된다. 일본은 자살 공격(가미카제)까지 동원했다.
7월 26일 연합국은 포츠담 선언으로 일본에 무조건 항복을 요구했지만 일본은 이를 사실상 무시했다. 8월 6일 히로시마, 8월 9일 나가사키에 원자폭탄이 떨어져 그해 말까지 각각 약 14만, 7만 명이 숨진 것으로 추정된다. 강제 동원 등으로 그곳에 있던 수만 명의 조선인도 피폭되었다.
8월 8일 소련이 일본에 선전포고하고 다음 날 만주와 한반도 북부로 진격했다. 8월 15일 일본 천황이 라디오로 항복을 발표했고, 9월 2일 도쿄만의 미주리호에서 항복 문서에 서명하며 2차 대전이 완전히 끝났다. 전쟁 전체의 사망자는 약 6천만 명 이상으로 추정되며, 연구에 따라 8천만 명이 넘는다고 보기도 한다.