经过中国人民艰苦卓绝的八年抗战，1945年8月15日，日本正式宣告无条件投降。8月17日，日本驻粤“总领事”下旗。9月16日，侵粤日军广州签字投降仪式在广州中山纪念堂举行。它标志着广州人民八年抗战取得最终胜利，世界反法西斯战争落下帷幕。

8月10日，日本政府发出乞降照会的当天，朱德总司令向各个解放区下达向敌占城市和交通要道进军的命令。广东解放区军民迅速执行这一命令，各纵队广泛地开展歼敌活动，解放了一大片敌占区。次日，东江纵队特别发布紧急命令，令所部立即进行接洽受降事宜。8月15日，朱德总司令在敦促侵华日军总司令冈村宁次投降的命令中提出：在广东的日军应由你指定的广州代表至东莞地区华南抗日纵队接受曾生将军的命令。同日，东江纵队司令曾生命令日本南支派遣军第二十三军司令官田中久一派代表到惠东宝地区接洽受降事宜。

8月14日，广州军事特派员公署警备总队长杨绍元已带队先期潜入广州。8月15日，他接受孙立人命令，把法国俱乐部和日本人经营的东天红宾馆(现在的胜利宾馆)接收过来作为该公署办公与接待之用，并将日本商人全部驱逐，只准带随身行李，将其财产收归国有。国民党中央属下广州特别市党部委员江冷也于8月16日率小部武装人员，在天字码头登陆，列队沿永汉路(现北京路)直入市区。一路上，日伪军警都不敢阻拦。杨绍元向驻穗的日军司令田中久一发出三道命令：（1）日方派3架飞机，挂上投降标志，飞往重庆请示投降事宜；（2）德、意、日和法国政府驻广州领事馆和办事机构立即降下本国的旗帜，否则中方严予惩办；（3）日军每天出动扫街，及清除战争留下的瓦砾。日方接受了这三道命令。与此同时，杨绍元在沙面升起了自1859年沦为外国租界以来的第一面中国国旗。

8月18日，蒋介石派第二方面军张发奎为海南、粤西、广州地区受降主官。张发奎受命后，于8月下旬开始由广西向广州进军。9月6日由张发奎率领的第二方面军前进指挥所驻广州，开始筹划受降诸事，同时命令广州日军集中河南区解除武装。9月7日，国民党第二方面军新一军进入广州，正式接防。日本宣布投降时在广东的日军兵力100600余人，移防集中后，开始解除武装，视为战俘。

9月16日上午10时，广东地区日军签字投降仪式在广州中山纪念堂举行。日军投降代表是第23军司令官田中久一中将，参谋长富田少将，海南岛日军指挥官代表肥厚。中国第二方面军司令官张发奎受降。中共方面也派出在国民党第二方面军司令部工作的地下党同志见证了中山纪念堂受降仪式。受降时，张发奎端坐礼台正中，参谋长甘丽初和美方博文将军分坐两侧，其余高级首长，则依次坐于两旁席次。司令官询问田中等身份后，命令作战处处长李汉中宣读“国字第一号命令”。该命令规定：日军受令后，应即就现集中地，依我方指定之仓库，按先重武器后轻武器之顺序，自行卸下一切装备……；日军卸下武器后，依原部队建制，以战俘身份听候处理；田中久一及各部队长即解除指挥权……。此间，日代表向受降官鞠躬致礼，立正候命。随后，田中久一签署投降书，退出礼堂。整个受降仪式历时40分。

9月23日，广州日军开始解除武装，29日进入南石头、石涌口、白先壳集中营，第二方面军全面接收广州。1946年2月15日，广州行营成立广州审判战犯军事法庭，审判直到1947年12月31日结束。作恶华南的日军第23军司令官田中久一等将官被判处死刑，先后在广州被枪决。

抗战期间，中国军队与日军在正面战场上进行了三次“粤北会战”。其中，前两次粤北战役，中国将士共歼灭日军两万多人。广州沦陷期间，中共领导的农村抗日游击战争积极开展，在广州郊区有3个农村工作活动点；南郊有“十三乡救亡工作者协会”，东北郊有“龙眼洞贫苦青年教育团”、“长湴农民抗日先锋队”。与此同时，抗战八年，广州人民掀起了蓬勃高涨的抗日救亡浪潮。各大、中学校爱国师生致力宣传救国，粤剧界组织筹款劳军义演，医务界组织北上救护大队，各界人士成立“广东民众御侮救亡会”，举行御侮救亡示威大游行。国共两党第二次合作期间，八路军驻广州办事处成立，成为中共在广州进行救亡活动的公开合法机构。民主党派人士也做了不少工作，开展抗日救亡活动等。他们为中国人民解放事业作出了不可磨灭的贡献。