8月15日，日本天皇裕仁公开宣布投降。但骄横的关东军借口没有收到日军大本营的停战命令，仍然继续抵抗。到17日，除海拉尔、虎头和东宁等少数筑垒地域的残余日军仍在顽抗外，关东军已经完全丧失了抵抗能力。眼看败局已定，关东军最后一任总司令山田乙三大将终于向苏军提出了停战谈判的请求。
8月19日中午，苏军阿尔捷缅科上校率5名军官、6名士兵组成的军使团，在9架歼击机护航下到达长春机场与日军进行谈判。迫于压力，山田乙三向苏军代表交出了象征指挥权的军刀，宣布自己和部属成为苏军俘虏。此次战役中，关东军损失约67.7万人，其中8.3万人被击毙，59.4万人投降，而苏军仅伤亡3.2万人。
