Efter nederlaget och de stora rumänska manskapsförlusterna i striderna vid Stalingrad 1943 sjönk Antonescus popularitet kraftigt. Sommaren 1944 närmade sig sovjetiska trupper Rumäniens gränser och pressade tyska styrkor framför sig. Trots påtryckningar höll Antonescu fast vid sin allians med Adolf Hitler och nekade att begära vapenstillestånd. I slutet av augusti 1944 avskedades och arresterades han av kung Mikael med stöd av en politisk majoritet som vill byta sida. Rumänien förklarade Tyskland krig istället. Under hösten 1944 trängde Röda armén in i Rumänien, och i slutet av 1944 var hela Rumänien ockuperat av Sovjetunionen. Sovjetunionen krävde landavträdelser, något som Rumäniens regering inte gick med på. En prosovjetisk regering tillsattes den 6 mars 1945 av ockupationsmakten. Under krigets slutskede medverkade Rumänska armén i offensiverna mot nazikontrollerade Ungern, Tjeckoslovakien och mot Österrikes huvudstad. Antonescu och andra ur det tidigare pro-tyska ledarskapet avrättades.