盡管關東軍早有對蘇作戰的準備，甚至一度還拉出與蘇軍決戰的架勢，但是，由于關東軍設想決戰的時刻是１９４６年，不僅未能偵察到蘇軍的實力，甚至連蘇聯正式對日宣戰的消息，也沒能提前得到。在蘇軍的強大攻勢下，關東軍精心布設的陣線很快就土崩瓦解，總司令部慌忙決定放棄“新京”（長春），固守通化，并指令偽滿洲國皇帝溥儀隨總司令部遷往通化，企圖在通化一帶與蘇軍決戰。此時的關東軍官兵已經完全沒有了斗志，紛紛逃命。原來設想的大決戰竟然化為一場拼命的追逃游戲。蘇軍各個方面軍的作戰行動都進展順利。特別是由克拉夫欽科上將指揮的近衛坦克第六集團軍在大興安嶺的突擊行動收到了奇效，在不到一周時間已前突到東北中部地區，創造了一個奇跡。關東軍從此一蹶不振。
難逃滅亡命運
８月１０日，日本大本營下達命令，指示關東軍在萬不得已的情況下，可以放棄滿洲，退守朝鮮。但長期以日軍“王牌”自居的關東軍為了維護自己“皇軍之花”的臉面，仍然負隅頑抗，不肯投降。可是，這種打腫臉充胖子的姿態并不能重新喚起日本的士氣。８月１５日，日本天皇裕仁公開宣布投降。但驕橫的關東軍借口沒有收到日軍大本營的停戰命令，仍然繼續抵抗。到１７日，除海拉爾、虎頭和東寧等少數筑壘地域的殘余日軍仍在頑抗外，關東軍已經完全喪失了抵抗能力。眼看敗局已定，關東軍最后一任總司令山田乙三大將終于向蘇軍提出了停戰談判的請求。
８月１９日中午，蘇軍阿爾捷緬科上校率５名軍官、６名士兵組成的軍使團，在９架殲擊機護航下到達長春機場與日軍進行談判。迫于壓力，山田乙三向蘇軍代表交出了象征指揮權的軍刀，宣布自己和部屬成為蘇軍俘虜。此次戰役中，關東軍損失約６７．７萬人，其中８．３萬人被擊斃，５９．４萬人投降，而蘇軍僅傷亡３．２萬人。
不僅如此，那些靠關東軍發家的日本高級戰犯大都也沒有逃脫正義的審判。曾任關東軍憲兵司令、參謀長的東條英機，曾任關東軍副參謀長、參謀長的板垣征四郎，曾任關東軍參謀長的木村兵太郎，曾供職于關東軍司令部、后任第七方面軍總司令的土肥原賢二，曾供職于關東軍司令部、后任第十四方面軍參謀長的武藤章，均被送上了絞刑架。其他一些臭名昭著、惡貫滿盈的關東軍將領要么受到懲罰，要么背著千古罵名茍且偷生。