1940年9月，冈部奉召回国，任参谋本部部附，1942年10月调任军事参议官兼陆军大学校长，1943年2月晋升为陆军大将，1943年10月出任关东军第3方面军司令官，次年11月任第6方面军司令官，驻武汉。
日本投降后，1945年9月18日在汉口中山公园内举行第6方面军投降仪式，冈部直三郎向中国 受降主官、第六战区司令长官孙蔚如脱帽行礼致敬，并解下佩刀双手奉上，办理了投降手续9月30日冈部被囚禁在武汉大学内。1946年7月，被中国军事法庭 确定为战犯嫌疑转押至上海。同年11月28日，冈部直三郎因精神紧张突发脑溢血，在战犯医院中死去。
