第十四军分区的一支部队在8月20日攻占了通县飞机场，另一支部队攻入顺义县城，经一夜激战，歼灭五百多名日伪军，然后掩护民兵破坏了从古北至通县的铁路。
第一军分区和第十一军分区的主力部队向北平攻击前进，推进到长辛店和丰台附近。第十军分区的一支部队开到南苑等地。至此，构成了对北平的包围。
在进军北平的同时，冀中军区集中十三个团的兵力，于8月19日夜以天津为主要目标，对北起杨村、南至唐官屯的地带发起进攻。第九军分区一个团攻进了天津火车站。
与包围北平和天津相呼应，冀察军区第十二察蒙骑兵支队北上接应南下的苏军；两个团的的兵力攻击张家口的日军，切断了日军东逃的铁路。随后，第十二军分区主力向张家口开进，收复了张家口及万全县城，歼灭两千多名日伪军，缴获一万多支步枪、二十多挺轻重机枪、五十门炮和大量军用物资。
冀热辽军区的一支部队，分别从兴隆与围场两地出发，合击承德；另一支部队从冀东区北进平泉、凌源和赤峰，两路大军会同苏军消灭了热河境内的伪军，接受了兴隆的伪满洲国军两个旅、七个“讨伐”队和青龙的六个“讨伐”队的投降。9月23日，沦陷十四年的热河省获得解放。冀热辽部队主力北进后，留在冀东区的部队连克县城十一座，9月1日收复华北重要港口秦皇岛。
8月中旬，冀热辽军区部队主力分前后两个梯队，分别从冀东区向东北挺进。前梯队一部从九门口出关，30日在绥中地区与苏军会师，共同南下，攻克山海关。盘踞在兴城、锦西和锦州等地的伪满洲国军两个旅与伪满保安警察部队全部被出关的八路军解除武装。向辽西进军途中，八路军清除了辽西十三个县的伪满军警和土匪武装，建立了政权机关，沿途设立了兵站。
9月5日，八路军部队进入沈阳。冀热辽出关部队在东北抗日联军协同下，对各大城市实行军事管制，解除伪满军警武装，筹建人民政权。同时，部队又扩建了八个步兵旅、两个炮兵旅、十个独立团和黑龙江边防支队。到10月中旬，辽宁全省与吉林、黑龙江两省西部地区，都获得了解放。
这一仗，八路军共歼灭日伪军七万多人，全区野战部队发展到二十一万五千多人，地方部队十万四千人，基干民兵扩大到九十多万人。八路军解放了察哈尔与热河两省全境、河北省大部和山西、绥远、辽宁省的部分地区，收复了张家口、秦皇岛、集宁、山海关、绥中、锦州等七十多座城市；建立了察哈尔与热河两个省政府，以及一百九十一个县（旗）政府和四个自治区政府，拥有四千万人口。以中共晋察冀中央局和晋察军区所在地张家口为中心，形成了山西、察哈尔、河北、绥远、热河与辽宁纵横千里的战略基地。
11月3日，中共中央决定：将由抗联队伍发展而来的东北人民自卫军和挺进东北的八路军、新四军部队一起组成东北人民自治军，以林彪为总司令，彭真为第一政委，罗荣桓为第二政委，吕正操、李运昌、周保中、肖劲光为副司令，程子华为副政委。至此，东北抗日联军完成了它的历史使命，汇入中国人民解放战争的洪流之中。
日本法西斯战败了。正义的力量着手惩处作恶多端的日本战犯。1946年5月3日上午，远东国际军事法庭在东京开庭。十一国法官组成军事法庭，开始审理二十五名被告，其后有四百一十九名证人出庭作证，法庭处理的书面证据达四千三百三十六件，判决书长达几十万字。审判历时两年多，是人类历史上规模最大的一次国际审判。
1948年11月4日，远东国际军事法庭在日本东京宣读了长达一千一百三十六页的判决书，宣布：确认日本有对中国进行侵略战争及对苏联、美国、英国与其他盟国进行类似战争之罪。判决书说，“九一八”事件是第二次世界大战的导火线，日本是中日战争的侵略者。松井石根、武藤章、广田弘毅、梅津美治郎和贺屋兴宜等人，应对日本占领南京后在六周内屠杀三十万中国人民的世界暴行史上最残酷的事件负责。
判决书指出，日本暴行的证据为数众多，不可能一一列举，法庭只能就确定大批屠杀并虐待战俘与和平居民的罪行及国际公约所规定的其他战争犯罪的各种证据，作出一般的结论。
第一，对中国人民的屠杀：仅以“南京大屠杀”为例，被杀人数就达二十万人以上，还不包括被日军焚烧的尸体、投入长江或用其他方法处置的人。日本法西斯奸淫烧杀，劫掠财物，无恶不作。
第二，对太平洋地区各国人民的屠杀：他们曾在马来亚的亚历山大医院、泰国的琼蓬角、荷属东印度的望涯群岛、苏门答腊的库达拉查、爪哇的加达尔巴士等一百多个地方实施了大规模屠杀，其暴行骇人听闻。例如：日军将妇女强奸后，把汽油浇在她们头上点火焚烧。
第三，拷问和其他非人道待遇：日军在其铁蹄所及之处，对被拘禁的俘虏与和平居民实施了惨无人道的酷刑，包括烙刑、电刑、悬吊、坐钉板等。
第四，解剖活人和吃人肉：实施解剖活人暴行的不仅有日本军医，还有其他军人。如在菲律宾，日军抓住了一个年轻妇女，将她的乳房和子宫割去。1944年底，日本第十八军司令部曾发出命令，让部队吃盟军的尸肉。