Au printemps 1945, l’Allemagne a capitulé mais le Japon poursuit la guerre. Les États-Unis disposent de bases proches de l’archipel après les conquêtes d’Iwo Jima et d’Okinawa. Le blocus maritime, les bombardements conventionnels et la destruction progressive de l’appareil industriel placent le pays dans une situation très difficile. Le gouvernement japonais reste néanmoins divisé sur les conditions d’une capitulation, notamment sur le maintien de l’institution impériale. À Potsdam, le 26 juillet 1945, les États-Unis, le Royaume-Uni et la Chine exigent une capitulation sans conditions et menacent le Japon d’une « destruction rapide et totale » en cas de refus.
Le 6 août 1945, les États-Unis utilisent pour la première fois une arme atomique en guerre contre Hiroshima. Le 9 août, une seconde bombe est larguée sur Nagasaki. Les destructions et pertes civiles sont immenses, avec des effets sanitaires durables liés aux radiations. Entre ces deux bombardements, dans la nuit du 8 au 9 août, l’Union soviétique déclare la guerre au Japon et attaque les forces japonaises en Mandchourie. Cette offensive détruit rapidement une grande partie de l’armée du Kwantung et met fin aux espoirs japonais d’utiliser Moscou comme intermédiaire pour négocier avec les Alliés.
Le 15 août, l’empereur Hirohito annonce à la radio l’acceptation de la déclaration de Potsdam, sous réserve du maintien de l’institution impériale dans une forme que les Alliés laisseront finalement subsister. La capitulation est signée officiellement le 2 septembre 1945 à bord de l’USS Missouri dans la baie de Tokyo. Le général Douglas MacArthur dirige ensuite l’occupation américaine du Japon. Le pays est démilitarisé et réformé politiquement, tandis que la nouvelle Constitution de 1947 établit une monarchie parlementaire et renonce officiellement à la guerre comme droit souverain.
Le rôle précis de la bombe atomique dans la capitulation reste un débat historiographique majeur. Une interprétation souligne que Truman voulait éviter une invasion de l’archipel susceptible d’entraîner de très lourdes pertes. D’autres historiens insistent davantage sur l’entrée en guerre soviétique, la situation militaire déjà désespérée du Japon ou la volonté américaine de limiter l’influence future de Moscou en Asie. Ces facteurs ne sont pas nécessairement exclusifs. Ce qui est certain est que les événements d’août 1945 ferment la Seconde Guerre mondiale et ouvrent l’ère nucléaire. La capacité de détruire une ville en une seule attaque modifie dès lors profondément les rapports de puissance et les stratégies internationales.