在确认战争已经终结的消息后，同盟国的平民和军人对此都感到极为高兴，许多盟国国家在8月14日和8月15日期间开始于各地举办许多庆祝对日战争胜利的活动。其中阿尔弗雷德·艾森士塔特便拍摄著名的照片《二战对日胜利纪念日的热吻》（V-J Day in Times Square），内容为一名美国水兵在时代广场当众亲吻另一名女子。另外同样在澳大利亚庆祝战争结束的同时，当地记者同样拍摄人们欢乐庆祝的照片《跳舞的人》（Dancing Man）。但与此同时，苏联政府在与美国的谈判中透露自己希望能够占领北海道当地。
但不同于美国允许苏联占领东德和北朝鲜并且掌握当地的发展，这项占领日本内陆的计划受到美国总统哈瑞·S·杜鲁门的反对。1945年8月14日，朱德彭德怀电陈蒋，公开表示抗拒统帅部8月10日给予该军驻防待命之命令，8月15日朱德又自称“中国解放区抗日军总司令”致电冈村宁次（日本支那派遣军总司令）饬其命令所属日军向该军投降。8月16日，蒋中正致电日本中国派遣军总司令官冈村宁次。8月17日下午5时32分，接获冈村宁次之覆电。
8月19日时，日本官员前往马尼拉会见驻日盟军总司令道格拉斯·麦克阿瑟，并简要地听取其占领日本的计划安排。8月28日150名美国军事人员抵达神奈川县的厚木市进行占领准备，而美国海军第三舰队也进驻东京湾内，自此进入同盟国军事占领日本时期。而在同一天，苏联红军也宣布苏联政府已经占领千岛群岛。随后以密苏里号战列舰为首、载着美国海军陆战队第4团（4th Marine Regiment）的船只也陆陆续续抵达神奈川南部海岸，其他同盟国工作人员也在之后陆续前往日本任职。
8月30日麦克阿瑟也抵达东京都进行访问，并且随即发布数项法律来维持日本的社会上秩序，这包括有同盟国人员不得殴打日本人民以及不得争夺日本本身稀少的食物原料等。另外同盟国最初也严格限制日本国旗和旭日旗的悬挂场合，要求个别人士和都道府县必须在申请过后才能够使用旗帜，这项限制一直到1948年才被部分取消。
另外在第二次世界大战宣告结束后，各国社会对于第一次于广岛市和长崎市进行的原子弹任务其伦理道德问题进行争辩。原子弹这项新型武器的投入随即造成日本近20万名人丧生，以及大量平民分别受到不同严重程度的伤害，而2处当地建筑物与其他基础设施也严重遭到破坏。另外在原子弹爆炸之后，被爆者以及之后继续生活的人们则持续受到放射线的影响，这也让社会大众开始质疑原子弹爆炸来促成日本投降的决定，是否有其重要性与必要性。
投降典礼
1945年9月2日同盟国正式举办投降典礼（Ceremony），大日本帝国代表团共11人登上停泊于东京湾的美国军舰密苏里号，并且于当天9时在战列舰甲板上签署《降伏文书》表示愿意无条件投降。整个投降典礼透过电视频道在世界各地播出，首先由外务大臣重光葵代表日本政府以及日本天皇、大日本帝国陆军总参谋长暨关东军总司令梅津美治郎将军则代表大本营签署和平条约。之后则由西南太平洋战区的盟军最高司令官暨驻日盟军总司令道格拉斯·麦克阿瑟上将跟进签署条约内容，并且由分别曾在菲律宾与新加坡成为战俘的美军中将强纳森·温莱特（Jonathan M. Wainwright）和英军中将白思华作为见证人。
之后则分别由美国代表切斯特·威廉·尼米兹上将、中华民国代表徐永昌上将、英国代表布鲁斯·弗雷瑟（Bruce Fraser）元帅、苏联代表库兹马·杰列维扬科（Kuzma Derevyanko）中将、澳大利亚代表托马斯·布列梅（Thomas Blamey）元帅、加拿大代表劳伦斯·摩尔·柯斯葛列夫（Lawrence Moore Cosgrave）上校、法兰西共和国临时政府代表菲利普·勒克莱尔上将、荷兰代表康拉德·埃米尔·兰伯特·赫尔弗里希（Conrad Emil Lambert Helfrich）将军以及新西兰代表里安纳·蒙克·伊希特（Leonard Monk Isitt）少将顺序来签字，自此第二次世界大战的正式宣告结束。
不过在签署由日本所保存的合约内容时，在第一次世界大战丧失一眼视力的加拿大代表柯斯葛列夫上校不慎把名字往下签到下一行字段中，这使得之后的同盟国代表签名都比字段更加往下一栏。对此日本代表重光葵表示签错位置的外交文件可能会无法获得国会的同意，在麦克阿瑟等签署国代表离去的情况下使得麦克阿瑟的参谋长理查德·萨瑟兰决定以笔手工修正。9月6日时由美国保管的《降伏文书》文件与签名送达华盛顿哥伦比亚特区，并且在隔天哈瑞·S·杜鲁门于白宫举办正式仪式。之后美国所保留的《降伏文书》由国家档案和记录管理局所收藏，日本所保存的版本则是安放于东京都江户东京博物馆保管。
同日，日本天皇发布诏书：
“
朕业已受诺昭和二十年七月二十六日美国中国英国三国政府之首脑于波茨坦发表其后且由苏联参加之宣言所揭载之各条项，对于帝国政府及大本营于由联合国最高司令官揭示之降伏文件，代朕签字，且根据联合国最高司令官之指示公布对陆海军之一般命令，朕命令朕之臣民速停敌对行为，放弃武器，着实履行降伏文件之一切条项及由大本营公布之一般命令。
”
而在日本签属《降伏文书》后不久，代表同盟国先行占领的美军便要求在24小时内包括北海道在内管辖各地的警备府解除武装并宣告投降。随后在1945年9月9日，驻日盟军总司令部另外于青森县举办布署于各地准备防卫作战之日军的投降仪式，并分别由大凑警备府司令官宇垣完尔、第50军 (日本陆军)司令官星野利元以及青森县知事金井元彦签属同意同盟国实施军事占领的命令书。而在日本政府正式签署《降伏文书》后，其他日本于太平洋地区中所统辖的占领区或者是少数抵抗武装部队也逐一宣布投降。
1945年9月9日，部署于中国近百万名日军部队于南京市向同盟国中国战区最高统帅蒋中正宣布投降。9月9日上午九时，中国陆军总司令何应钦在南京陆军总部（原黄埔军校）大礼堂主持受降典礼，日本中国派遣军总司令官冈村宁次大将在日本投降书上签字。冈村宁次的佩刀由何应钦将军接收，目前收藏在中华民国国军历史文物馆。此刀材质为手工锻造钢，刀柄刀身共刻有5头狮子。冈村宁次同时接受中国战区最高统帅第一号命令，确认台湾所有一切陆海空军及辅助部队向蒋委员长无条件投降，并服从蒋委员长及何应钦指挥。
9月12日，布署于东南亚（不含越南北纬16度以北）的日本军队统一在新加坡举办投降仪式，由路易斯·蒙巴顿，第一代缅甸的蒙巴顿伯爵代表东南亚战区最高司令接受投降。之后，除了泰国未曾被日军殖民统治而保有其主权外，许多曾被军事占领的东南亚国家在战后重新安排作为英国、美国与法国的殖民地。不过许多过去于他处的殖民地人民也纷纷回到自己国内，并且开始鼓励当地群众展开独立战争以争取权益，这使得在1950年到1960年期间许多东南亚国家纷纷宣告解除殖民地关系而独立。例如在日本宣布投降后不久的8月17日作为傀儡政权的满洲国彻底瓦解，而在同一天印度尼西亚领导人苏卡诺则发表独立宣言，并且为了避免再度成为荷兰的殖民地而爆发军事冲突。
在日本政府宣告投降后，过去被日本视为重要管辖地区的朝鲜、越南和台湾等地也纷纷宣告解除彼此之间的管辖关系。早在8月15日日本宣告投降后朝鲜日治时期也正式结束，随后已经入侵朝鲜半岛的苏联部队于纬度北纬38度线停下、而美军部队则是从仁川广域市登陆，最终变成38度线以南地区由美国所支持的大韩民国、以北地区则由苏联支持的朝鲜民主主义人民共和国局势。
而在第二次世界大战期间原本是由法国和日本共同管辖法属印度支那地区，而在9月2日时日本正式投降后不久胡志明便发表了《越南独立宣言》，但是保大帝为首的阮朝政府以支持共产主义为由而决定对越南民主共和国展开镇压；在这之后法国则为了重新统治越南而爆发了法越战争，而美国则于1954年决定协助建立越南共和国，这在后来则成为越南战争的导火线之一。另外到了10月25日时，在台日军于台北公会堂向同盟国的受降代表人陈仪将军投降，台湾自此由中华民国接管。
后续战后处理
一直到1947年为止，所有被英国与美国等西方盟军囚禁的战俘陆陆续续被遣返（Repatriation）回到日本。但一直到1949年4月为止，由于第二次国共内战的关系使得超过60000多名日本战俘仍出于各种原因留在中国。其中有数千名日本军成员以及满蒙开拓移民在华北方面军高层与山西国民革命军军阀阎锡山达成秘密协议后，为了复兴大日本帝国并且再次占领中国而编建成为阎锡山部队中，另外中共军队也接受日本战俘并使其加入八路军以及中国人民解放军，另外包括富永正三在内的日本战俘则一直到1950年代末期才被遣返回国。
但另一方面日本投降也意味着日本后勤需求更加庞大，其中在日本投降时有超过5400000名日本陆军士兵及1800000名日本海军士兵遭到盟军俘虏。而如果同样以投降当天做为计算标准的话，于日本本土服役的军职人员总人数为4335500人，另外布署于海外地区的军人还有3527000人。庞大的军事人员数量以及在第二次世界大战期间遭到严重破坏的基础设施，以及1946年时日本本土爆发的严重饥荒，这些都使得同盟国对于日本战俘和一般平民的生存问题更为复杂化许多。
在战争结束之际，蒋介石反对分区占领日本，放弃战争赔款，反对罢黜天皇，200多万军民即行遣归日本。日本在中国战区滞留了总数在200万以上的军队和日侨。中国政府除了将冈村宁次等200余战犯尽数无罪释放外，还迅速遣返日本在华军民。据统计，共有2711951人被遣返，其中军人有1231251人，平民1480700人。
在遣返过程中，允许日本官兵与侨民携带一件盥洗具、一件毛毯、三套冬季衣服、一件大衣、三双皮靴、三条短裤、三件衬衫、一件手提包、一件手提袋，另外侨民可带1000日元，军官可带500日元，士兵可带200日元的现款。“与其他从南洋各国返日的人相较，从中国返日者的行李的确太多了”这是冈村宁次在回忆录中所承认的。国民政府在粮食供应上也有安排。据估计，三个月内为日本俘侨提供的粮食多达128.2万余大包，如果按当时每包8000元计算，共需款102.574亿元。为了迅速遣返日本在华军民，国民政府方面拨出了80％的船舶和70％—80％的列车，以致国内的紧急运输活动都受到了影响。
不过虽然日本政府已经签署了《降伏文书》并接受无条件投降的要求，实际上美国等47个国家与日本之间战争的正式结束则一直到1952年4月28日《旧金山和约》生效为止。其中受到中国代表权的争议问题，已经迁往台湾的中华民国则在《旧金山和约》生效同一天另外签署了《中日和约》。苏联则由于南千岛群岛的领土归属问题而拒绝签署《旧金山和约》，在经过多次谈判后才于1956年与日本签署了《日苏共同宣言》，两国才正式回复之间的和平关系。而中华人民共和国则受限于当时普遍不受到国际社会的承认，使得一直到1972年中国与日本已经恢复正常外交关系后才另外签署《中日和平友好条约》。
另外一直到1946年以前，亚洲和太平洋偏远地区仍然有日军部队坚持继续作战而不愿意投降。而之后一些太平洋小岛屿上仍然有部分日军部队仍然坚持游击抵抗并拒绝投降，其中部分人士认为投降消息是敌方的宣传行为或者坚持继续执行先前下达的任务内容，另外也有些人士则从来没有听闻过日军投降的消息。
例如1972年时于关岛持续游击抵抗的横井庄一被人发现，以及在1974年分别于菲律宾和印度尼西亚继续执行作战命令的小野田宽郎与史尼育唔才被发现并分别送回日本和台湾。由于在第二次大战结束后多年仍然有部队成员尚未遣返回日本，这使得日本政府往往透过表扬战斗经历并颁发勋章的方式来“挽回信誉”。另外有些日军部队成员则是在第二次世界大战结束后还被卷入印度尼西亚独立战争或法越战争等军事冲突中，甚至有2名日本军人之后选择加入共产主义的游击队，一直在泰国南部战斗至1991年才被发现。
盟军统治时期
在9月2日双方于密苏里号战列舰正式签署《降伏文书》后，美国政府批准《美国对日本投降后初期政策》（US Initial Post-Surrender Policy for Japan）来作为同盟国军事占领日本时期的指导准则，然而美国总统杜鲁门在这之前仍然表示：“战争尚未正式结束，我们也还没宣布停止所有敌对行动。”实际上所谓同盟国军事占领日本也几乎是由美国军方所主导著，并且由道格拉斯·麦克阿瑟担任驻日盟军总司令一职。其中美国认为盟军占领时期的优先项目之一是另外起草一部新的宪法，并且借此来解散过去日本自1868年1月3日明治维新所确立的天皇“统治”架构。
1946年11月3日，以《波茨坦公告》为主要构架而成的《日本国宪法》正式公布；而在美国协助下依照此宪法也另外架构新的日本国政府，来取代过去持续统治77年的大日本帝国。但虽然先前昭和天皇为因应美国要求而发布《人间宣言》，声明中否定天皇为现人神的身份而只是作为一个日本的国家象征。然而为了不触及日本自身的国家尊严议题，在新制定的《日本国宪法》仍赋予天皇在行政机构仍有其工作职责。
此外盟军也开始着手调查有关日军战争罪行这一部分，其中包括有南京大屠杀、人体生物武器试验、劳役或虐待战俘以及慰安妇问题等。但许多日本民众担忧天皇可能会面临针对战争罪刑的审判，甚至可能因而如美国政府所主张的取消日本天皇传统所拥有的地位。不过在1945年9月底麦克阿瑟将军与日本天皇裕仁会面后，裕仁表示自己愿意承担导致第二次世界大战爆发的罪行，但是这项惩处天皇的提议则被同盟国所拒绝。
自1946年1月19日开始，远东国际军事法庭开始进行有关战争罪刑的起诉程序。之后于4月29日时宣布针对日本重要军事指挥官与政府领导高层提出对战争罪行的控诉，在经过法官审判处理后于11月12日执行判决结果。其中包括前日本首相东条英机、中国派遣军总参谋长板垣征四郎、驻缅甸方面军司令官木村兵太郎、日本陆军参谋本部参谋军官土肥原贤二、前日本首相广田弘毅、华中方面军司令官松井石根与第14方面军 (日本陆军)参谋长武藤章等人被判处死刑，另外还有16人则被远东国际军事法庭判处终身监禁，不过后者绝大部分人在1952年日本重新获得主权后得以假释出狱。1978年时，有14名被远东国际军事法庭认定为甲级战犯者被允许供奉在靖国神社内，这使得之后有关靖国神社的参拜行为往往导致激烈的政治争议。