В августе 1945 года принимала участие в войне с Японией, находясь в оперативном подчинении 2-го Дальневосточного фронта. В первые дни Маньчжурской наступательной операции Амурская флотилия обеспечила форсирование советскими войсками Амура (Фуюаньский десант и Сахалянский десант) и массовую переброску войск на южный берег Амура. А затем основные силы флотилии направились в беспримерный поход вверх по реке Сунгари, поддерживая продвижение советских войск вдоль реки. По Сунгари корабли флотилии проникли в центральную часть Маньчжурии до Харбина, высаживая многочисленные тактические десанты в тыл японским войскам, наиболее крупные: в городах Гойцзя (10.08.1945, высажен стрелковый батальон), Айгунь (10.08.1945, высажен усиленный батальон), Цике (10.08.1945, высажены две стрелковые роты), Фуцзинь (11.08.1945), Сусутунь (15.08.1945, высажены две стрелковые роты), Мынгали (16.08.1945, высажены две стрелковые роты), Цзямусы (16.08.1945), Хунхэдао (17.08.1945, высажен стрелковый батальон), Саньсин (18.08.1945, высажены два стрелковых полка). Корабли обстреливали японские укрепленные позиции, захватили в Харбине все корабли Сунгарийской речной флотилии Маньчжоу-Диго (до 30 боевых кораблей, свыше 30 буксирных пароходов, 20 грузопассажирских пароходов, около 100 барж и мелких вспомогательных и гражданских судов).