出乎日軍預料，蘇軍將打擊重點放在了關東軍兵力薄弱的中國東北西部方向。組成了3個方麵軍，共11個陸軍集團軍，1個坦克集團軍，1個騎兵機械化集群、3個航空集團軍、3個防空集團軍、太平洋艦隊和黑龍江艦隊也參加了戰役。並組建遠東總部，以華西列夫斯基元帥為總司令。由馬利諾夫斯基元帥為司令員的後貝加爾方麵軍，從西部向沈陽、長春方向突擊。同時在張家口、承德和海拉爾、齊齊哈爾兩方麵實行輔助攻擊。以麥列茨科夫元帥為司令員的遠東第一方麵軍，從東部興凱湖東南地區向綏芬河、牡丹江方向突擊，爾後向吉林、哈爾濱推進。以普爾卡耶夫大將為司令員的遠東第二方麵軍，從北麵沿鬆花江向哈爾濱方向突擊。其戰略目標是迅速奪取沈陽、長春、哈爾濱、吉林，切斷關東軍與中國派遣軍的聯係。以及中國東北與朝鮮的聯係，殲滅關東軍主力，占領中國東北全境。
9日零時，蘇軍各部隊先後發起攻擊，日本士兵在強大的進攻麵前被打得暈頭轉向。1時30分，蘇軍轟炸機群攻擊偽滿洲國首都和關東軍司令部所在地長春。爆炸聲、防空警報聲、人群的哭喊聲交織在一起，長春一片混亂。此時，關東軍總部不斷收到各方麵的告急電報。留守總部的參謀長秦彥三郎中將當即下令，總部遷到長春郊區的南嶺地下指揮所，由於南嶺地下指揮所從來未使用過，積水嚴重，無法使用。秦彥三郎隻得命令部屬再返回長春總部。
中午1時，關東軍總司令山田乙三大將從大連回到長春，他是來收拾最後局麵的。山田乙三趕往偽滿皇宮，對溥儀說，關東軍總部準備遷往中朝邊界的通化，並勸溥儀遷往臨江。
10日，日本大本營令關東軍擊破蘇軍進攻，並正式允許關東軍總部實施轉移。在倉促的準備下，關東軍總部於12日開始向通化逃亡。由於全軍指揮中斷，關東軍各部處於極度混亂之中。
蘇軍參加遠東戰役的部隊，比較昔日的裝備已提高了一個水平。這些部隊許多是在攻克柏林後從西線調來的精銳部隊，他們擅長大兵團協同作戰，運用多路機動迂回戰術，步、炮、坦、空密切配合，充分顯示了現代化武器裝備的強大威力。其炮火之猛，坦克集群衝鋒之快，都是關東軍從未見過的。
蘇軍的攻勢排山倒海。至8月14日，蘇軍僅用6天時間，就在不同方麵推進了50至500公裏，完成了對沈陽、長春、吉林、哈爾濱、齊齊哈爾等地日軍的分割包圍。其西線右翼方麵的攻擊部隊，於14、15日占領了多倫和張北。
偽滿洲國政府，作為日本帝國主義在中國東北實行殖民統治的工具。隨著日本關東軍的滅亡而走向滅亡。
1945年8月9日淩晨，蘇聯紅軍開始越過中蘇邊境，向日本關東軍發動猛烈進攻。當日拂曉，偽滿總務長官武部六藏召集有關人員討論應急對策，並以偽滿洲國國務總理張景惠的名義通知各偽省長，可根據當地情況獨斷專行，不必請示中央。上午，日本關東軍司令山田偕參謀長秦彥三郎和“禦用桂”、（關東軍安置在溥儀身邊的監視人）吉岡等前往皇宮同德殿，麵見溥儀，通報了蘇軍進攻的情況，要求溥儀立即同關東軍向通化大票子溝轉移。溥儀極度驚慌，認為馬上行動有困難。最後雙方達成協議，緩期3天轉移。隨後，溥儀即安排逃跑。
10日，日本發出乞降照會。當天上午，關東軍司令山田通知武部六藏，偽滿政府的最高官吏和日本在東北實行經濟編製的特殊社會的首要分子，11日晚10時向通化轉移。隨後，武部六藏又通過偽滿洲國國務會議和偽中央銀行總裁會議，要求他們8月11日晚8時在總務廳集合，向通化逃跑。與此同時，溥儀諭令偽宮內府大臣熙洽，召集偽國務總理大臣張景惠、偽參議府議長藏式毅、偽尚書府大臣吉興和偽侍從武官張文鑄5人，傳達向通化轉移的決定。隨後，日偽各方麵均進行潰逃準備，偽滿洲國覆亡。
蘇軍進入東北後，關東軍一觸即潰，長春的解放指日可待。在這種情況下，日偽按預定計劃開始實施潰逃。11日深夜，吉岡安置帶人帶車將溥儀接出皇宮，隨即向新京火車站駛去，轉換火車向通化逃跑。經過一天的行駛到達通化。溥儀與關東軍司令山田相見後於13日又逃到大票子。
山田和溥儀逃出長春後，長春城內一片混亂。偽滿總務長官武部六藏與各部次長留在長春，應付殘存局麵。13日，武部六藏等人要求偽滿首腦全部撤離長春。正當滯留長春的偽滿首腦準備撤離之際，14日晚，傳來了日本已決定無條件投降的消息，大小漢奸見大勢已去，紛紛作鳥獸散。
日本無條件投降後，偽滿洲國也宣告解散。8月18日，偽滿洲國漢奸在通化大票子溝召開所謂重臣會議，偽滿皇帝溥儀宣讀《退位詔書》，前後隻10幾分鍾。《退位詔書》由日本方麵炮製，對日本帝國主義進行頌揚和吹捧，正式宣告解散偽滿洲國政府。
19日，蘇軍在沈陽機場逮捕了準備逃亡日本的溥儀一行，拘押於蘇聯伯力。1946年8月被押解至東京，為遠東軍事法庭作證。1950年8月被引渡回國。
那麼，在盟國的重大打擊下，日本法西斯是如何無條件投降的呢？