В начале июня Антонов и вернувшийся с фронта Василевский руководили разработкой кампании против Японии. На Потсдамской конференции 17 июля — 2 августа Антонов проинформировал военных представителей США и Великобритании о том, что операция подготовлена. 7 августа Сталин подписал приказ о начале боевых действий против Японии с утра 9 августа. В течение трёх недель была разгромлена японская Квантунская армия, освобождены Маньчжурия, Корея, Курильские острова и Сахалин.