1945年7月16日5时30分美国在新墨西哥州离阿拉木郭多50英里的一片广阔荒芜地区成功进行了世界上首次核试验，成为全世界第一个拥有核武器的国家。1945年8月6日美国飞行员保罗·提贝兹驾驶B-29超级空中堡垒轰炸机埃诺拉·盖伊号在日本广岛上空投下了代号“小男孩”的原子弹，这是核武器在人类历史上的首次实战使用。广岛核爆的瞬间造成了七万人死亡、七万人受伤。
广岛核爆当晚美国总统杜鲁门发表了声明：“投在广岛的原子弹将对战争起到革命性变化。假如日本仍不接受投降的话，那么还将往其他地方投掷”。之后日本海陆军统帅部专门派人前往广岛考察了原子弹爆炸的情况。这些人回到东京后递上了详细报告，但报告并未引起统帅部高层的重视。广岛核爆三天后美军在日本长崎投下代号为“胖子”的原子弹造成四万人当场死亡。
事实上广岛核爆时有些日本高官甚至认为美国只有这一颗原子弹。日本方面为什么会有这样的想法呢？这是因为铀浓缩在当时的技术条件下是极其困难的。二战时期德国、日本的原子弹研发计划其实是早于美国的。当时纳粹的种族主义政策迫使相当一部分德籍犹太科学家离开了德国。奥本海默、爱因斯坦等人不仅出走美国，而且推动了美国研发原子弹的曼哈顿计划。
1939年物理学家恩里科·费密和爱因斯坦一同向美国报告：德国科学家已掌握了铀的原子裂变技术，而这恰恰是制造原子弹的第一步。正是在爱因斯坦等人的倡议下美国才于1942年6月开始启动了曼哈顿计划。相比之下日本陆军部在1941年就开始了制造原子弹的“仁计划”，日本海军部也在1942年开始了制造原子弹的“F计划”。日本陆军部和海军部之所以各自搞出一个原子弹研发计划是由于日本陆海军之间的不和造成的。
美国的资源禀赋、生产能力不就不是日本所能比的，结果有限的资源还被彼此不和的陆军部和海军部所争抢，所以日本的原子弹研发计划从一开始就被蒙上了阴影。尽管日本的原子弹研发计划起步更早，但最后还是被美国抢先研制出了原子弹。日本原子弹研发计划失败的一个重要原因是缺乏制造原子弹的原料——铀矿。当时日本人为寻找铀矿几乎把日本本土及日本占领区翻了个底朝天。
日本经过多方努力之后终于在福岛附近找到了铀矿。然而主持“仁计划”的仁科教授在开采过程中提交的报告提到：以日本当前的水平及条件只能每天分离出1毫克铀235，而要想凑满制造原子弹所需的10公斤的量需要数万年时间。日本显然不可能等那么久，于是就向盟友德国寻求帮助。1943年德国曾派一艘潜艇运送一吨铀矿石前往日本，然而提前得知这一情报的美军在马六甲海峡设伏击沉了这艘潜艇。
自己的产能无法满足原子弹的研发条件，而德国方面的外援一时间又指望不上，所以日本的原子弹研发计划在后期实际上处于停滞状态。日本的原子弹研发计划后来尽管停滞了下来，但日本在研制过程中多少也体会到了铀浓缩的难度。原子弹对1945年的美国也是一种刚研发出来的全新武器。事实上当时美国手里也没多少原子弹，不过也并非像日本所猜测的那样只有一颗。
当时美国一共就造出了三颗原子弹：1945年7月16日在新墨西哥州试爆了一颗，剩下的两颗就是1945年8月6日投掷在广岛的“小男孩”和1945年8月9日投掷在长崎的“胖子”。这就意味着当时美国国内实际上压根就没原子弹了。当然美国可以再继续生产研发，不过以当时的生产研发水平绝不可能在短时间内再造出一颗原子弹，那么战争可能就将继续延长。当然关于美国国内已经没有原子弹这件事日本方面是不知情的。
日本方面曾以为广岛核爆以后美国手中就已没有原子弹了，然而长崎核爆证明这一判断是错误的，那么美国手中究竟还有多少枚原子弹呢？日本方面对此是心里没底的。尽管日本方面凭借自己的原子弹研发计划中对铀浓缩难度的体验也多少能猜到美国手中的原子弹不会太多，可这个不多究竟是一枚呢？两枚呢？还是三四枚呢？如果美国手中要是还有原子弹会不会把下一颗投在东京呢？
美国方面当时也确实利用了这种信息上的不对称威胁要继续向日本扔原子弹。现在我们作为事后诸葛亮知道这不过是美国方面吓唬日本的虚张声势之举，然而在当时这种虚张声势无疑对日本造成了相当大的压力。这也成为了加速日本投降的因素之一，不过日本投降也并非完全是由于美国投掷的两颗原子弹造成的。事实上昔日不可一世的日本帝国在1945年已是强弩之末。
日本早已深陷中国战场无法自拔：一方面中国的正规部队先后组织起淞沪会战、太原会战、武汉会战，尽管这些战役最终都以中国军队战败告终，然而这些抵抗有效阻滞了日军的行动。淞沪会战中日军在付出死伤五万余人的代价后于1937年11月20日占领了上海。淞沪会战粉碎了日本“三个月灭亡中国”的计划。这场会战为上海和长江下游工厂与物资内迁赢得了时间，为中国坚持长期抗战起到重大作用。
由于中国疆域辽阔、人力充足，完全能以空间换时间。每次抵抗都减缓了日军的攻势，抗战逐渐转入相持状态，而这恰恰是日本这个资源匮乏的弹丸岛国所不能承受的。1938年8月初武汉会战爆发：中日双方在数千里的战场上进行了近三个月的激战。同仇敌忾的中国官兵在武汉会战中毙、伤敌军四万余人。中国空军在三轮空战中以少胜多击落日军飞机七十八架、炸沉日艇二十三艘。
尽管武汉最终还是被日军所占领，然而武汉会战大大消耗了日军的有生力量，从而使日本的战略进攻被迫停止。与此同时中国共产党领导下的八路军、新四军等武装力量在人民群众的支持下一个又一个敌后抗日根据地，从而使日军的后勤补给线始终处于人民战争的打击之下。日军不得不同时面对来自国民党正规军和敌后抗日武装力量两方面的共同打击。
1937年9月25日115师师长林彪、副师长聂荣臻指挥的八路军在平型关充分发挥近战和山地战的特长集中优势兵力对日军进行了一次成功的伏击战。平型关大捷打破了日军“不可战胜”的神话，增强了全国人民和各爱国武装力量坚持抗战的信心和决心。抗战期间八路军、新四军等敌后抗日武装作战达12.5万余次，歼灭日军52.7万人、歼灭伪军118.7万人，缴获各种枪支69.4万余支（挺）、各种炮1800余门。
当日本深陷在中国战场无法自拔之时又贸然偷袭了美国太平洋舰队基地珍珠港，还在南进东南亚、太平洋的过程中对英、法、荷等国的殖民地也一并打包拿下了。这意味着日本几乎把能得罪的国家全得罪了。美国的战争潜力在得到充分释放后是日本完全无法抗衡的：1944年美国的军火产量是日本的6.7倍。这一年美国生产了96318架飞机，而日本只生产了28180架。
1944年6月20日马里亚纳海战结束后日本本土直接面临从马里亚纳群岛起飞的美军B-29轰炸机的空袭，同时美军获得了在中太平洋上继续进军的前进基地，至此日本大本营划定的“绝对国防圈”已面临崩溃的局面。1944年6月16日美军B-29轰炸机从中国成都起飞轰炸日本九州，战火直接烧到了日本本土，这样的战略轰炸一直持续到战争结束。在美军持续的战略轰炸过程中日本主要城市除京都、奈良等外均被摧毁。
美军的战略轰炸造成了大量人员伤亡并造成850万日本城市居民逃往农村，一时间工人缺勤率节节攀升。日本的战时经济遭到了严重破坏：炼油工业生产下降83%；飞机引擎生产下降了75%；飞机机体生产下降了60%；电子装备生产下降了70%；600多家主要军事工厂不是炸毁就是破坏严重。这一时期的日本发生了很多光怪陆离之事：东京市内的汽车放弃了内燃机，改成烧柴火的蒸汽机来驱动。
与此同时日本的理发店规定不能够烫卷发超过三个卷；养宠物在战时的日本也被视为是奢侈浪费的行为。从1941年到1945年日本的伐木工出于战事需要砍伐了全日本近15%的林地，其中绝大部分是被彻底砍光的。森林的破坏使水土流失现象日益严重，同时由于化工厂必须优先满足军用化工产品，于是农业化肥的产量直线下降，在一系列因素的综合作用下日本的农业产量越来越低，有的地区已出现了饿死人的现象。
即使在这样的情况下军国主义者仍不忘宣扬所谓”一亿玉碎“的口号，整个日本列岛到处都弥漫着所谓“竭诚奉公”、“殊死必胜”的氛围。当时日本执行了严格的金属回收制度：日本民众家家户户将自家的金属制品悉数上交，直到最后一家一户只能保留一口锅，其余金属器皿都必须全数捐献出来。各个城市纷纷拆除金属路灯支架、铁轨、金属交通指示牌以及建筑上的各种标志牌，就连靖国神社的铜制大门也被拆除。
神社献出了铜制神龛；佛寺献出大钟……日本官方给出的说法是要用这些材料炼造钢铁，制成飞机、大炮，可事实上这些四处搜刮来的杂七杂八的材料能炼出什么呢？最终日本人看着自己炼出来的那玩意，再看看天空中美军战机身上的高精纯度铝材，于是在瞬间感到了绝望。和这场全民献金运动一同执行的还有松根油计划：早在珍珠港事件之前日本就因为美国的石油禁运政策而面临石油储备枯竭的局面。
这时也不知是哪位砖家宣称：松树根里能提炼出替代石油的油料。于是日本当局立刻发动全国男女老少挖松树根。当时甚至喊出了“200个松树根可以使飞机在空中飞行一小时”的口号。一时间全日本建立起34000个蒸馏器，以期从仅剩的森林资源中提取70000桶松根油。这样做除了使日本的森林资源遭到严重破坏之外并没带来任何效果，实际上日本战机和战舰的发动机真正烧松根油的少得可怜。
直到战争结束时日本人也没真正完善所谓松根油的提炼方法。不过千万不要低估了日本人的疯狂——在战争的最后关头一切油脂都被用来替代石油作为战争机器的驱动力。事实上大和号战列舰最后一次出击所携带的2000吨的油料中有一半并非石油，而是日本居民勒紧裤腰带省下来的食用豆油。战争进行到这种程度不难看出日本帝国已然走向了穷途末路。
1945年日本国内经济已完全处于满负荷运转，人力资源已近枯竭，几乎所有具备作战能力的成年男性都被征召，国内留下的尽是一班老弱妇孺。包括首都东京在内的日本本土已遭遇美军飞机越来越频繁的轰炸。这年3月26日硫磺岛战役的失败不仅使日本直接损失了23786名士兵，也使美军得以将该岛建设成供战斗机和轰炸机起飞降落的机场，从而大幅提升了对日本政治和经济工业中心进行战略轰炸之效果。
1945年4月1日美军又对日本发起了冲绳战役，截至6月21日冲绳战役导致日军伤亡11万人、被俘9000人，损失飞机7830架、舰艇20艘。冲绳战役的失败使日本本土直接暴露在美军的攻击之下。这时作为日本战时盟友的德国和意大利两个法西斯轴心国均已投降，在日本国内东条英机内阁被迫辞职，铃木贯太郎继任新一届政府。然而直到此时日本国内仍有相当一部分顽固的军国主义分子叫嚣要进行“一亿玉碎”的本土决战。
这时日本还有496.5万陆军正规军和为数更多的准军事预备役。准备进行本土决战的数万日军进入了九州岛和本州岛的防御阵地。老人、妇女和儿童也被训练使用手榴弹、刀剑和长矛，他们甚至准备在身上绑上炸药包，钻到美军坦克底下引爆。直到1945年7月16日之前美国的战略规划仍是立足于登陆日本本土进行战略决战并为此而制订了详细的“没落行动”计划。
这一计划具体又细分为奥林匹克行动和小王冠行动：前者1945年11月1日实施，目标是占领九州岛南部约三分之一左右的领土，使之与已经占领的冲绳成为下一步进攻的主要基地；后者计划于1946年5月1日实施，其目标直指迫近东京的关东平原。这一计划预计将动用250万美军部队并预计将付出150万美军官兵伤亡的代价，这已超过美军在欧洲战场的伤亡总数。
美国是一个对战争伤亡极为敏感的国家，所以美国试图寻求苏联方面的援助。本来根据在1945年2月4日至11日召开的雅尔塔会议上苏联与美、英等国达成约定：苏联将在对德战争结束后2—3个月内参加对日作战，但与此同时又提出了维持外蒙古的现状；库页岛南部及邻近岛屿交还苏联；大连商港国际化；苏联租用旅顺港为海军基地；苏、中共同经营中东铁路和南满铁路；千岛群岛交予苏联等一系列条件。
美国认为如果这样做对苏联让步太多，可有求于人的美国还是同意了苏联的要求。美国为借助苏联等盟国的力量还曾制订过类似于德国那样的分区占领日本的方案：北海道以及本州岛东北部的青森、岩手、秋田等地预定为苏联占领区；关东地区、近畿地区以及本州岛中部地区预定为美国占领区；鸟取、岛根、冈山、广岛、山口等地以及九州预定为英国占领区；四国岛预定为中国占领区。
此外大阪府预定为中、英共管；东京都预定为四国共管。预计美军将派出12个师20万人（这其中包当时处于日本占领下的朝鲜半岛的两个师3万人），中、英、苏三国各派一个师作为占领军。如果这样的分区占领计划一旦被付诸实施，那么随着冷战时期美苏对峙格局的形成将极有可能导致日本像德国一样一分为二。如果日本继续负隅顽抗固然会给盟军造成伤害，不过也可能会给日本招来灭顶之灾。
美军的“没落行动”计划在做出需要付出150万美军官兵伤亡的代价这一预计的同时也对日本平民的伤亡做出了估计，最终得出的结果是可能在1000万以上。当时苏联也制订了一个“富士山计划”：用所谓超级炸弹丢进富士山的火山口，从而引发足以导致日本岛沉的大规模地震。日本是一个地壳结构非常不稳定的岛国，因此才导致了日本时常发生地震等地质灾害。
富士山作为日本最大的活火山对日本的地壳运动有着绝对性的作用，所以苏联人就据此想出了“富士山计划”。这一计划听起来似乎能给日本带来灭顶之灾，其实却不具备现实的可操作性，因为一般的炸弹是不可能引起足以导致日本沉没的地质结构变化的，要引起如此巨大地质结构变化的恐怕只能是核武器。实际上当苏联于1949年研制出原子弹时日本早已投降。
当然苏联人也没把所有希望都寄托在这种尚未研发出来的超级炸弹上，他们也制订了详细的登陆日本的计划。当时盟军的总体思路是：由已占领冲绳的美军由南向北进攻九州岛和本州岛南部地区，由苏军则在拿下库页岛和千岛群岛后从东北部攻入北海道，从而实现南北夹击日本的战略态势。1945年7月16日美国在新墨西哥州成功试爆了第一颗原子弹，正是这一事件促使美国下决心改变原来的作战计划。
美国之所以这样做一方面固然是希望减少因登陆作战造成的美军官兵的伤亡，另一方面其实是希望将苏联排除在战后对日占领的行动之外，因为这时日后美苏冷战的迹象已若影若现。在此之前日苏之间虽曾在张鼓峰和诺门罕两度交锋，但都没真正撕破脸皮。尽管苏日之间一直相互提防，苏联还曾派遣大规模的军援和援华“志愿航空队”帮助抗战，但至少在官方层面一直是和日本保持着正常的外交关系的。
1941年日本和苏联还签订了《苏日中立条约》，在日本看来：在苏联最危险的时刻日本并没撕毁《苏日中立条约》而配合德国入侵苏联，而美苏之间日益表现明显的矛盾分歧使日本进一步相信自己完全可以利用美苏矛盾渔利。事实上直到此时苏日合作的北库页岛萨哈林油田（日本称其为北桦太）仍在为日本提供战争油料。1945年8月6日美军飞机在日本广岛投下了代号为“小男孩”的原子弹实际上是一石二鸟之计。
这样做一方面对日本产生巨大的心理震慑作用，另一方面使苏联意识到即使没苏联出兵配合美国也能迫使日本投降。苏联方面也的确意识到了：日本投降已成定局，如果苏联再不参战将完全失去战后的远东话语权。这时日本也意识到了苏联可能对日宣战，然而此时早已走投无路的日本当局只能死马当活马医地把全部希望寄托在苏联的调停上，然而很快他们这一指望就破灭了。
日本当局被苏联方面告知：即日起苏联与日本处于战争状态。8月8日苏联红军及蒙古军队越过中苏、中蒙边境展开对日本关东军的“八月风暴”军事行动，一天之后美军在日本长崎投下代号为“胖子”的原子弹。苏联对日宣战的次日零时10分苏联百万军分四路越过中苏、中蒙边境向驻守东北之关东军发动全线进攻。两颗原子弹彻底摧毁了日本将战争进行下去的信心，苏联的参战则使日本以调停结束战争的希望最终破灭。
1945年8月15日裕仁天皇颁布了终战诏书，事实上日本方面始终坚持认为他们不是无条件投降，事实上在当时日本天皇颁布的《终战诏书》也采用了极其模糊的说辞。《终战诏书》只提及终结战争状态，而并未公开声明投降。与此同时日本方面还厚颜无耻地提出三个条件：不得妨害天皇治国大权、由日本自主处理战犯、不允许多个国家同时入驻日本。
主导对日占领的美国驳回了日本关于自主处理战犯的要求，而是与中国、英国、法国、苏联、加拿大、澳大利亚、新西兰、荷兰、印度、菲律宾十个战胜国一起组建远东国际军事法庭审判日本战犯。不过美国出于自身的战略利益仍有意识地包庇了部分日本战犯，同时也保留了日本的天皇制。至于不允许多个国家同时入驻日本的要求可谓正中美国的下怀。
美军趁机迅速接管了整个日本，此时刚拿下北方四岛的苏联停止了继续进攻北海道的军事行动，美国由此实现了对日本的单独占领。正是美国在这时投下原子弹使战争得以提前结束，从而避免了苏联的进一步军事行动，也使日本避免了像德国那样被一分为二的命运。战争的提前结束实际上为日本提供了一次难得的历史机遇——恰恰正是在美国占领当局的扶植下日本实现了战后经济复兴和现代化国家转型。
正是在美国占领当局的扶植下日本得以解决战后初期严峻的粮食问题，也是在美国占领当局的授意下日本的新宪法得以制定，此后日本全体公民无论性别、财富多寡、社会地位首次可以享有平等的选举权；在没有律师的即时介入和经过合法的审判程序之前任何人都不会被逮捕定罪；人们不用再担心无端的搜查，也不会再有人闯进他们家中征钱、征粮、征兵。
战前日本女性的地位是极其低下的：她们不能和男人一样自由选择职业，绝大多数女性只能安心在家相夫教子。正是战败使日本女性在1945年12月17日破天荒地获得了和男性同等的选举权。战前的日本工人曾在财阀的盘剥克扣下一天辛勤工作十几个小时，却连维持他们和家人基本生活的食物都无法获得；然而战败使日本工人获得了组建工会组织、最低工资保障、最长劳动时间限制等权利。
战前的日本农民不得不在地主的田地上挥洒汗水，满怀憧憬地渴望获得一块属于自己的土地。1946年10月21日国会通过的《土地改革法案》在一夜之间不流一滴血、不杀一个人就使所有无地农民都获得了真正属于自己的土地。毫无疑问这对提升日本农民的生产积极性，从而推动日本战后农业的发展起到了无比重要的作用。正是战争的提前结束为日本提供了发展转型的历史性契机。
