8月15日,日本政府宣布投降,但关东军并未停止抵抗。苏军继续进攻。后贝加尔方面军于16、17日相继攻占扎兰屯、洮南、通辽、赤峰、张北等地。由于道路泥泞,坦克集团军只能沿铁路路基运动,每昼夜前进速度平均40~50公里,主力在先遣支队后面跟进,没有进行战斗。部分兵力继续围攻海拉尔筑垒地域。远东第1方面军的第1和第5集团军于17日攻占牡丹江市,俘日军4万余人。
当日,方面军右翼第35集团军进占勃利,左翼第25集团军进占图们,并向北朝鲜推进。部分兵力仍在虎头和东宁筑垒地域同日守军进行激烈争夺战。远东第2方面军的第15集团军于17日攻占佳木斯后,沿松花江追击退却之敌。第2集团军在航空兵和炮兵支援下,对孙吴筑垒地域展开猛烈攻击。
8月17日,关东军下令停止抵抗,日军开始投降。鉴于各兵团离战役目标尚远,华西列夫斯基于18日命令各方面军派出快速支队,迅速进占重要城市和交通枢纽。从18日起,苏军以临时编组的小分队,先后在13个重要城市实施空降,控制机场和市区重要目标,接受日军投降。20、21日,东西对进的苏军快速支队分别在哈尔滨、长春、沈阳会合。驻守虎头和东宁筑垒地域的日军,直到8月26日才停止抵抗。
与此同时,8月11日~25日,苏军第16集团军在太平洋舰队部分兵力的协同下,实施了南库页岛进攻战役;8月18日~9月1日,远东第2方面军一部在第16集团军一部和太平洋舰队的编队协同下,实施了千岛群岛登陆战役。
此前,南库页岛战役已开始。8月10日,远东第2方面军军事委员会给第16集团军下达了如下任务:令配有加强兵器的步兵第56军,于8月11日10时,在航空兵支援下向古屯、气屯、上敷香、内路等方向发起进攻,突破日步兵第88师在古屯筑垒地域的防御,攻占上敷香、敷香和内路等城。
随后,该军奉命不得在内路、敷香一带停留,而应沿该岛的东西两岸继续向南进攻,肃清南库页岛的全部敌军。
经过5天的顽强战斗,步兵第56军越过日军前沿地带,于8月16日突破了古屯筑垒地域的主要防御地带。攻下古屯地域后,日军在国境线上所构筑的整个防御体系就被打垮了。残存的几个抵抗支点已被苏军围困,继而被消灭。苏步兵第56军的基本兵力继续向南进攻。
与此同时,远东第2方面军的部队在太平洋舰队的协同下,还进行了数次登陆战役,目的是使日军不能从日本本土向库页岛增调兵力,以便迅速围歼岛上日军,解放南库页岛全境。
8月16日,登陆部队攻占了该岛西岸的惠须取海港及其市区。8月20日,另一支登陆部队攻占了真冈海港及其市区。这支部队继续向东南方向发展进攻,于8月25日攻占了雷多加以及重要的海港和海军基地大泊。8月21日,向丰原方向发展进攻的步兵第56军,攻下了海港敷香和内路等城市。
为了更快地击溃和肃清南库页岛的日军部队,苏空降兵于8月24日在落合、丰原等地的机场着陆。8月25日,第16集团军的主力赶来与空降兵会合。
经过激战,第16集团军在古屯地域突破了日军强固的边境筑垒防线,向南库页岛腹地推进了360公里,并在太平洋舰队的舰艇协同下,粉碎了日步兵第88师,迫使日第5方面军1.8万名官兵缴械投降。
苏军在中国东北和库页岛的顺利进攻,为实施肃清千岛群岛日军的登陆战役造成了有利形势。日军在千岛群岛上构筑了极为强固的防御工事,封锁了苏联海军由鄂霍次克海驶往太平洋的一切出口。
战役于8月18日晨开始。苏步兵第101师和海军陆战队1个营组成的登陆队,在第428榴弹炮团及其他加强兵器的支援下,在占守岛登陆。
登陆是在出人意料的浓雾中进行的。日军发现登陆兵后,企图用反冲击将其赶下海去,但未成功。日军的人员和技术装备遭到很大损失后,溃散成许多小股,向该岛腹地逃窜。
到8月23日傍晚,岛上的1.2万名日军官兵便向苏军投降。
到9月1日,苏军肃清了千岛群岛所有岛屿上的日本军队,日第5方面军的4.7万名官兵缴械投降。
远东战役,苏军共歼关东军、伪满军和伪蒙军的全部,第17和第5方面军的一半,以及松花江江上军,总共10个军、1个集团军级集群和1个区舰队。日军损失官兵约70万人,其中8.3万余人被击毙,60.9万余人被俘。俘虏中有陆海军将级军官148名。苏军伤亡3.2万余人。
被苏军缴械与俘虏的有:
日军的23个步兵师、10个步兵旅、1个摩托化敢死旅、2个坦克旅、2个航空旅、1个步兵师和1个骑兵师,伪满军的11个步兵旅,内蒙军的2个骑兵师和1个骑兵旅,以及其他各兵种和特种兵的许多兵团和部队。
苏军缴获了大量的战利品。仅后贝加尔方面军和远东第1方面军就缴获1565门火炮、2139门迫击炮和600辆坦克、861架飞机、9508挺轻机枪、2480挺重机枪、2129辆汽车、约1.8万匹马、679座仓库及许多其他战斗技术装备和军用物资。远东第2方面军和红旗黑龙江区舰队俘获日军松花江江上军的全部舰艇。
苏军发动远东战役,不仅士气高昂,兵力雄厚,而且占有政治上、经济上、军事上和外交上的全面优势,并集中使用了最新技术成果和在苏德战争中的作战经验,利用了日军在作战指导上的一系列失误,从而加速了对日作战的迅速胜利。
远东战役,加速了日本投降的进程,缩短了同盟国对日作战的时间。