Khi quân Mỹ tới cửa ngõ Nhật Bản, người Nhật Bản đã chuẩn bị sẵn sàng chiến đấu tới cùng. Việc Mỹ ném hai quả bom nguyên tử đã buộc họ phải đầu hàng.
Khi Mỹ chiếm đảo Okinawa, hơn 100.000 người Nhật và 12.000 lính Mỹ thiệt mạng. Sau tổn thất nặng nề này, các chỉ huy phe Đồng minh sợ rằng nếu quân Đồng minh đổ bộ lên lục địa Nhật Bản thì sẽ có nhiều tổn thất. Họ biết rằng người Nhật Bản sẽ chiến đấu đến hơi thở cuối cùng để bảo vệ đất nước mình, và họ ước tính nếu quân Đồng minh xâm chiếm Nhật Bản thì sẽ có tới một triệu binh lính của phe Đồng minh thiệt mạng.
Tại Mỹ, Franklin D. Roosevelt được bầu làm tổng thống nhiệm kỳ thứ ba vào năm 1944. Các nhà khoa học Mỹ đã bí mật phát triển một loại vũ khí mới có sức hủy diệt khủng khiếp là bom nguyên tử. Roosevelt qua đời ngày 12-4-1945 và người kế nhiệm ông là Harry Truman đã có một quyết định hệ trọng là ném bom nguyên tử xuống Nhật Bản.
Tổng thống Mỹ Truman lập luận rằng sử dụng bom nguyên tử sẽ sớm chấm dứt được chiến tranh và có thể sẽ cứu mạng sống của hàng triệu binh lính Đồng minh. Cuối tháng 7-1945, phe Đồng minh ra tối hậu thư đe dọa sẽ hủy diệt toàn bộ lãnh thổ Nhật Bản nếu Nhật Bản không đầu hàng. Nhật Bản đã không có động thái nào chứng tỏ là sẽ đầu hàng, nên sau đó một quả bom nguyên tử đã được Mỹ ném xuống thành phố Hiroshima ngày 6-8-1945, làm khoảng 130.000 người thiệt mạng. Ba ngày sau, quả bom nguyên tử thứ hai được ném xuống thành phố Nagasaki và lần này có tới 750.000 người thiệt mạng. Hàng nghìn người bị thương và nhiễm xạ sau đó cũng chết dần. Việc Mỹ sử dụng bom nguyên tử cuối cùng đã buộc Nhật Bản phải đầu hàng vào ngày 14-8-1945.
Chiến tranh Thế giới II chấm dứt khi Nhật Bản chính thức đầu hàng vào ngày 2-9-1945. Hơn hai triệu người Nhật Bản đã chết trong cuộc chiến tranh này, 100 thành phố của Nhật Bản bị phá hủy trong các trận bom, và sản xuất công nghiệp của Nhật Bản thực chất đã bị ngưng trệ. Phải mất mười năm sau đó, công nghiệp Nhật Bản mới hồi phục lại bằng mức trước chiến tranh.