1945年8月15日，日本政府宣佈投降，但關東軍並未停止抵抗。蘇軍繼續進攻。後貝加爾方面軍於16和17日相繼攻佔扎蘭屯、洮南、通遼、赤峰、張北等地。由於道路泥濘，坦克集團軍只能沿鐵路路基運動，每晝夜前進速度平均40至50千米，主力在先遣支隊後面跟進，部分兵力繼續圍攻海拉爾築壘地域。 遠東第一方面軍的第一和第五集團軍於17日攻佔牡丹江市，俘日軍40000餘人。當日，方面軍右翼第三十五集團軍進佔勃利，左翼第二十五集團軍進佔圖們，並向朝鮮推進。 部分兵力仍在虎頭和東寧築壘地域同日守軍進行激烈爭奪戰。遠東第二方面軍的第十五集團軍於17日攻佔佳木斯後，沿松花江追擊退卻之日軍。第二集團軍在航空兵和炮兵支援下，對孫吳築壘地域展開猛烈攻擊。 8月17日，關東軍下令停止抵抗，日軍開始投降。鑑於各兵團離戰役目標尚遠，華西列夫斯基於18日命令各方面軍派出快速支隊，迅速進佔重要城市和交通樞紐。從18日起，蘇軍以臨時編組的小分隊，先後在13個重要城市實施空降，控制機場和市區重要目標，接受日軍投降。20和21日，
東西對進的蘇軍快速支隊分別在哈爾濱、長春、瀋陽會合。駐守虎頭和東寧築壘地域的日軍，直到8月26日才停止抵抗。 與此同時，8月11日至25日，蘇軍第十六集團軍在太平洋艦隊部分兵力的協同下，實施了南庫頁島進攻戰役；8月18日至9月1日，遠東第二方面軍一部在第十六集團軍一部和太平
洋艦隊的編隊協同下，實施了千島群島登陸戰役。此前，南庫頁島戰役已開始。8月10日，遠東第二方面軍軍事委員會給第十六集團軍下達瞭如下任務：令配有加強兵器的步兵第五十六軍，於8月11日10時，在航空兵支援下向古屯、氣屯、上敷香、內路等方向發起進攻，突破日步兵第八十八師在古屯築壘地域的防禦，攻佔上敷香、敷香和內路等城。隨後，該軍奉命不得在內路、敷香一帶停留，而應沿該島的東西兩岸繼續向南進攻，肅清南庫頁島的全部日軍。 經過5天的頑強戰鬥，步兵第五十六軍越過日軍前沿地帶，於8月16日突破了古屯築壘地域的主要防禦地帶。攻下古屯地域後，日軍在國境線上所構築的整個防禦體系就被打垮了。殘存的幾個抵抗支點已被蘇軍圍困，繼而被消滅。蘇步兵第五十六軍的基本兵力繼續向南進攻。 與此同時，遠東第二方面軍的部隊在太平洋艦隊的協同下，還進行了數次登陸戰役，目的是使日軍不能從日本本土向庫頁島增調兵力，以便迅速圍殲島上日軍，解放南庫頁島全境。 8月16日，登陸部隊攻佔了該島西岸的惠須取（索勃列沃）海港及其市區。8月20日，另一支登陸部隊攻佔了真岡海港及其市區。這支部隊繼續向東南方向發起進攻，於8月25日攻佔了雷多加以及重要的海港和海軍基地大泊。8月21日，向豐原方向發展進攻的步兵第五十六軍，攻下了海港敷香和內路等城市。為了更快地擊潰和肅清南庫頁島的日軍部隊，蘇空降兵於8月24日在落合、豐原等地的機場著陸。8月25日，第十六集團軍的主力趕來與空降兵會合。
經過激戰，第十六集團軍在古屯地域突破了日軍強圍的邊境築全的線，向南庫頁島腹地推進了360公里，並在大平洋艦隊的艦艇協同下，粉碎了目兵第八十八師團，迫使日第五方面軍18000名官兵繳械投降。
蘇軍在中國東北和庫頁島的順利進攻，為實施肅清千島群島日軍的登播戰役造成了有利形勢。日軍在千島群島上構築了極為強固的防禦工事，封鎖了蘇聯海軍由鄂蛋次克海駛往太平洋的一切出口。
戰役於8月18日晨開始。蘇步兵第一O一師和海軍陸戰隊一個營組成的登陸隊，在第四二八榴彈炮團及其他加強兵器的支援下，在佔守島登陸。
登陸是在出人意料的濃霧中進行的。日軍發現登陸兵後，企圖用反衝擊將其趕下海去，但未成功。日軍的人員和技術裝備遭到很大損失，潰散成許多小股，向該島腹地逃竄。
到8月23日傍晚，島上的12000名日軍官兵便向蘇軍投降。到9月1日，蘇軍肅清了千島群島所有島嶼上的日本軍隊，日軍的47000名官兵繳械投降。
遠東戰役，蘇軍共殲關東軍、偽滿軍和偽蒙軍的全部，第十七和第五方面軍的一半，總共10個軍、一個集團軍級叢集和一個區艦隊。日軍損失官兵約70萬人，其中83000餘人被擊斃，60. 9萬餘人被俘。俘虜中有陸海軍將級軍官148名。蘇軍傷亡32000餘人。
被蘇軍繳械與俘虜的有：日軍的23個步兵師、10個步兵旅、1個摩托化政死旅、2個坦克旅、2個航空旅、1個步兵師和1個騎兵師，以及其他各兵種和特種兵的許多兵團和部隊。
蘇軍繳獲了大量的戰利品。僅後貝加爾方面軍和遠東第一方面軍就繳獲1565門火炮、2139門迫擊炮和600輛坦克、861架飛機、9508挺輕機槍、2480挺重機檢、2129輛汽車、約1. 8萬匹馬、679座倉庫及許多其他戰鬥技術裝備和軍用物資。遠東第二方面軍和紅旗黑龍江區艦隊俘獲日軍松花江江上軍的全部艦艇。
蘇軍發動遠東戰役，不僅士氣高昂，兵力雄厚，而且佔有政治上、經濟上、軍事上和外交上的全面優勢，並集中使用了最新技術成果和在蘇德戰爭中的作戰經驗，利用了日軍在作戰指導上的一系列失誤，從而加速了對日作戰的迅速勝利。
反觀日本，在蘇聯發動遠東戰役時，其政治、經濟、軍事、外交都面臨總崩潰。首先，日軍大本營在“本土決戰”與堅守“滿洲”之間舉棋不定。1945年5月，日軍大本營明確指出：蘇軍進攻“滿洲”，北部正面是輔助突擊方向，東西兩面將採取向心突擊；決戰的主力位於西部正面，東部為決戰的次要方向。這說明，日軍對蘇軍進攻企圖的判斷基本上是正確的。依據這一判斷，理應建立以大興安嶺為屏障的西部防禦體系。然而，關東軍在西部正面只配置了3個多師兵力，而且防禦工事薄弱，主力卻部署在哈爾濱、長春、瀋陽以東地區。
隨著戰爭形勢日益對日本不利，日軍大本營於6月作出“維護國體，保衛皇土”為目標的決策。這一決策，實際上是在戰略上實行總收縮，放棄“滿洲”，保衛朝鮮和日本本土。據此，關東軍不得不把主要兵力部署在東部和南部地區，以便阻止蘇軍南下朝鮮，掩護本土決戰。對西部防禦，既不願放棄，又無力堅守，只好將兵力收縮至通化、臨江一線建立防禦體系，但終因兵力不足，在蘇軍強大攻勢面前，一擊即潰。
其次，日軍由長期的進攻戰略被迫轉為防禦戰略，軍事體系轉不過來，防禦準備不足。另外，對蘇軍進攻的時機判斷錯誤，也導致了日軍一觸即。最後，作戰思想不統一，指揮不穩定，也是關東軍戰敗的原因。
