豫湘桂潰敗的同時，中國遠征軍和中國駐印軍發動了滇西緬北大反攻。1944年5月，由衛立煌將軍指揮的中華民國遠征軍強渡怒江，發起滇西反攻，先後攻克日軍堅固防守的鬆山、騰衝、龍陵，收複西南失地。成為了日本在中國戰敗的轉折點。
日本戰敗。
1945年2月，英、美、蘇三國首腦羅斯福、丘吉爾、斯大林在蘇聯的克裏米亞半島簽訂《雅爾塔協定》，規定在歐洲戰爭結束後三個月內，蘇聯應對日宣戰。中國沒有被邀請參加。由於美英是以犧牲中國的主權（如承認外********），來換取蘇聯對日出兵的條件，也被稱為遠東慕尼黑陰謀。
1945年2月以後，雖然日本軍閥在豫湘桂會戰後已基本上打通了大陸交通線，但是由於經常受到來自於內地的美國空軍的攻擊，加之太平洋戰場已日益吃緊，盟軍正逐步逼近日本本土，於是為了消滅美軍在中國的飛機場以維持大陸交通線的通暢並早日結束中日戰爭，以集中全力於本土防衛，1945年3月起日軍先後發動豫西鄂北會戰和湘西會戰。在河南，日本軍閥於3月下旬從豫中會戰之後的防線以東向西發動攻擊，其前鋒一直衝到西峽口。在湖北，3月日本軍隊向西北部發動攻擊，於4月8日攻陷老河口；但國民革命軍隨即發動反攻，收複了除老河口之外所有被日軍占領的地區。在湖南，日軍以空軍基地芷江為目標，於4月向湖南西部發動攻擊，但是在國民革命軍抵抗之下，日軍遭受大挫敗而退回原陣地。之後國民革命軍乘勝追擊，向廣西地區發動反攻，於5月27日收複南寧，8月收複廣西全境。此外，國民革命軍原本預定於8月收複廣州以打通中國對外運輸要道，因為日本投降而未實行。
1945年7月26日，美、英、中三國共同發表波茨坦公告，敦促日本無條件投降，否則將予以日本“最後之打擊”。由於此時美國的原子彈已試驗成功，舊總統羅斯福已於4月12日病逝，新總統杜魯門對於蘇聯的參戰並不抱太大興趣，所以未邀請蘇聯協商或署名，造成蘇聯頗為不滿。
1945年8月6日，為了避免采取大量傷亡的登陸戰以及在先蘇聯一步拿下日本本土，美軍在日本廣島投下第一枚原子彈，3天後又在長崎投下第二枚原子彈。蘇聯紅軍也根據《雅爾達密約》，在8月8日對日宣戰，發動八月風暴行動，於8月9日出兵中國東北。此時的日本關東軍兵力僅有70萬人部署在中國東北和朝鮮半島，蘇聯紅軍投入到遠東戰場則多達150萬人，雙方的裝備也相差懸殊，蘇聯紅軍橫掃日本關東軍。
在此時，中國內部開始有人感覺到抗日戰爭終結之日即將到來。******發表《對日寇最後一戰》，抗日戰爭進入全麵大反攻階段。國民黨方麵在美軍空運、海運幫助下，迅速占領各大城市，接受日本投降。共產黨軍隊則接收經營許久的中小城市、鄉村地區，在蘇軍協助下也收複了張家口，而且八路軍、新四軍因為長期敵後抗戰的緣故，控製了大量鐵路幹線，增加了遠在西南方麵對敵正方的國民革命軍接收日占領區的難度，為日後解放戰爭埋下了伏筆。
1945年8月15日正午，日本裕仁天皇通過廣播發表《終戰詔書》，宣布無條件投降。8月16日，蘇軍總參謀部發表聲明指出：“日本天皇8月15日所發表的投降聲明，僅僅是無條件投降的一般宣言，並未向武裝部隊發布停止敵對行動的命令，而且日本軍閥仍在繼續抵抗，因此，日本尚未實際投降……遠東蘇軍將繼續對日攻勢作戰。”此段時間，由於日軍的敢死隊出動，導致蘇聯傷亡頗為慘重。戰事直到8月23日蘇軍占領旅順港口才真正結束。
9月2日，日本外相重光葵在美國軍艦密蘇裏號上正式簽署投降書。
日本投降。
第二次世界大戰中國戰區受降儀式，在1945年9月9日9時，南京中央陸軍軍官學校大禮堂（現南京軍區大禮堂）舉行，日本中國派遣軍總司令岡村寧次簽署投降書，向同盟國代表、中國陸軍總司令部總司令何應欽表示無條件投降並交出他的隨身佩刀，以表示侵華日軍正式向中國繳械投降。日本投降書中日文各一份，儀式曆時15分鍾。