En el momento más crítico del colapso alemán, con Berlín rodeado de tropas soviéticas, Hitler, aislado y presa de la desesperación se suicido el 30 de abril de 1945. La rendición definitiva de las fuerzas alemanas se firmó el 8 de mayo. La guerra había terminado oficialmente en Europa.

En el Pacífico, el general estadounidense Douglas MacArhur aniquiló prácticamente a la armada japonesa en la batalla naval del golfo de Leyte y abrió el camino a los Estados Unidos para la ocupación de la Filipinas, objetivo primordial de la campaña. En marzo de 1944, Manila se rindió, y en marzo y junio del año siguiente los Estados Unidos capturaron las islas de Iwo Jima y Okinawa después de una encarnizada lucha con los japoneses. Quedaba entonces libre el camino para un bombardero masivo del Japón e incluso una posible invasión. Se estaba preparando, sin embargo, algo mucho más contundente. En efecto, los Estados Unidos, a partir de experimentos alemanes, habían elaborado una bomba atómica.
Harry S. Truman, quien asumió la presidencia estadounidense tras la muerte de Franklin D. Roosevelt, había estimado que la bomba atómica podía utilizarse para derrotar a Japón de tal forma que costaría menos bajas a los Estados Unidos que una invasión tradicional. El 6 de agosto fue lanzada la primera bomba atómica sobre la ciudad de Hiroshima. Ochenta mil personas murieron abrasadas o a consecuencia de la radiación, y otras setenta mil quedaron gravemente afectadas. Dos días después, la Unión Soviética declaró la guerra a Japón, y el 9 de agosto, los estadounidenses lanzaron la segunda bomba nuclear sobre Nagasaki. Los japoneses, ante esta demostración de fuerza, se rindieron formalmente el 2 de septiembre de 1945.

La segunda guerra mundial arrojó un balance de entre 35 y 60 millones de muertos, de ellos gran número de civiles. Los bombarderos masivos de ciudades e instalaciones industriales generaron asimismo enormes pérdidas materiales. La capacidad ofensiva de las nuevas armas y tácticas de guerra (transportes y bombardeos aéreos, portaaviones, unidades de paracaídas, tanques con potentes cañones, bombas autopropulsadas -como los cohetes V-1 y V-2 que lanzaron los alemanes sobre Londres- y bombas atómicas) explica las grandes destrucciones y matanzas producidas, sobre todo, en la Unión Soviética, Alemania, Japón, Francia y el Reino Unido.

Las conferencias de paz de Teherán (1943), Yalta y Potsdam (ambas en 1945) cambiaron el mapa del mundo y sentaron las bases de un nuevo período histórico en el que la vieja Europa cedió su hegemonía a las dos nuevas superpotencias que se consolidaron durante y tras la guerra: los Estados Unidos y la Unión Soviética.

A partir de 1944, las fuerzas alemanas habían iniciado una retirada parcial del este con fin de prepararse para contener la invasión aliada que se esperaba en el oeste de Europa. No se sabía, sin embargo, dónde tendría lugar. La misión había sido confiada al general Dwight Eisenhower, y recibió el nombre de «operación Overlord». EL 6 de junio de 1944 (que se conocería como día D), 156.000 hombres desembarcaron en las playas de Normandía, procedentes del sur de a Gran Bretaña. Las fuerzas invasoras estaban compuestas por soldados británicos, canadienses y estadounidenses, y pequeños grupos de otras nacionalidades. Los aliados hicieron rápidos progresos en el norte de Francia gracias a su fuerza aérea, capaz de interferir decisivamente el movimiento de las reservas alemanas.

Comenzaron también en este momento las dudas y las disensiones por parte de los mismos alemanes.

Aparte del progreso de los aliados, un acontecimiento desmoralizó a los mandos alemanes: el fracaso y las consecuencias de una conspiración contra Hitler. El curso desastroso que había tomado la guerra y la alarma ante los crímenes del régimen nazi, llevaron a cierto número de civiles y de oficiales a formar una oposición secreta que decidió finalmente matar al Fuhrer. El complot fracasó y la reacción nazi fue salvaje: 200 conspiradores implicados y otras cinco mil personas más remotamente relacionadas con el complot fueron condenados a muerte. Hitler y sus fanáticos partidarios, cada vez más alejados de su pueblo, tenían todavía la esperanza de inclinar la balanza a su favor mediante el empleo de armas nuevas que los científicos alemanes estaban perfeccionando. Pero la realidad era que la superioridad aliada hacía ya completamente infructuosos los esfuerzos de Alemania. Los aliados consolidaron rápidamente su dominio de Francia y comenzaron un avance hacia el este que finalizaría con la ocupación de Alemania entre marzo y abril de 1945. Hitler ordenó la movilización de todos los hombres de edades comprendidas entre los 16 y 60 años en un intento desesperado a defender el Tercer Reich. Mientras tanto, el ejército soviético avanzó hacia el oeste y ocupó la mitad oriental de Alemania. Antes de que sus tropas estuviesen listas para el asalto final, los aliados intensificaron sus bombardeos aéreos. Esta ofensiva culminó el 13 de febrero de 1945 con una serie de cinco ataques sobre Dresde, que quedó completamente destruida.