苏联红军主动宣战，这使得日军大本营大为惊慌，在接到关东军报告，得知苏联红军在凌晨1时开始对东宁、绥芬河发动进攻，夜间苏军的飞机还对牡丹江及长春进行了轰炸之后，大本营当即指示关东军方面立即进行反击。
不久，日军大本营又接到关东军电话报告：“苏联红军对满洲的进攻，已从东、西、北3个方面同时开始，尤其是西部，主要是由多路航空兵掩护下的大量坦克部队、摩托化步兵，越过蒙古的苏赫巴托尔省、东戈壁省，以大正面横推，攻入塞北草原，其主攻方向在满洲似为长春和奉天等地。”
日本的中枢机关，得知苏联红军各种机械化部队，如狂潮般地涌进中国东北，试图围歼日军这一重要情况后，才真正意识到，大日本帝国已进入了末路。
然而这还不是最糟糕的，如何应对苏联红军还没有拿定注意，日本本土再次遭到美军原子弹的攻击。
美军按预定计划，在8月9日由斯威内少校驾驶的B－29飞机，载着第2颗原子弹、继续对日本进行轰炸。
原定主攻击目标为在小仓市的兵工厂，第2号目标为长崎的海军造船所。
当斯威内飞抵北九州上空时，云层一直遮盖着小仓，经空中盘旋向地面观察，始终未能发现，因而史威内决定飞向第2号目标。
长崎上空也为云层所笼罩，但空中从可见到该城北面的大村湾、南面的橘湾和东面谏早市一带的十字形交叉铁路，已大致推测出长崎的概略位置，在向预测的长崎上空飞行时竟从云缝中发现了长崎附近一处机场，上午11点零1分，这架飞机在8800公尺的高度上，以跑道为瞄准点而投下了第2颗原子弹。
由于这架飞机在小仓市盘旋了约15分钟，加之有一个油箱不输油，以致在返航时根据计算，机上所剩的汽油无法返回原基地，不能直接报告轰炸之结果，而中途在冲绳岛的机场降落。
在两次用原子弹对日本轰炸以后，美国空军继续进行了大轰炸。
随后，约100架P－51战斗机，攻击、轰炸了日本关西地区的爱知县、歧阜县和三重县；约100架B－29重轰炸机由70架战斗机掩护，轰炸了大坂和京都外围地区。
紧接着，约250架B－29轰炸机轰炸了高崎、小田原和熊谷等地。
但即便是如此，日本方面依旧没有投降的意思，此时的陆军大臣阿南惟几，则主张继续作战并反击苏军。
而在南京的冈村宁次，连续接到了关于苏军已攻向东北以及日本国内又遭到原子弹轰炸的情况，他考虑到华北地区兵力极为薄弱，为加强防务，令刚江苏太仓县的内田银之助中将之第118师团，立即乘火车北上北平。
随后，南京的中国派遣军，收到参谋总长梅津美治郎大将发来的电报：“中国派遣军总司令官，以一个军司令部、6个师团、6个旅团的兵力为基干及6个师团会战份之弹药，准备转用于南满。”
仅仅隔了几个小时，中国派遣军总司令部又接到其大本营发来的作战电令，主要内容为： “苏联已经通告对日宣战，9日零时以后，在日、苏边境各处开始战斗行动，但其规模不大。大本营准备以国境方面的所在兵力，击溃苏军的进攻，同时发动全面的对苏作战。”
“第17方面军，编入关东军之战斗序列，隶属时间为8月10日6时。关东军总司令官，当前先以国境方面所在之兵力，击溃苏军的进攻，同时应迅速的准备发动全面对苏作战。”
“关东军主要是对苏作战，以保卫皇土朝鲜，其间在朝鲜南部，要以少数兵力防止美军进攻。中国派遣军总司令官迅速准备一部分兵力及军需品转用于南满，同时对进攻的苏军予以击溃。关东军和中国派遣军之作战分界线如下：山海关—大城子（现辽宁喀左自治县）—**湖东端—尤戈齐尔庙（在外蒙境内之苏赫巴托尔省），线上各点，归中国派遣军。”
中国派遣军接到上述命令后，即进行了下列的作战部署，冈村宁次先是命令第13飞行师团，加强空中警戒，以侦察来攻的中央军和美军，并准备将主力转至华北攻击苏军。
继118师团北调北平之外，驻上海的第161师团、驻嘉兴的第70师团、驻徐州的第65师团一部、驻奉化的独混第89旅团、驻河南哪城的独混第92旅团、驻杭州的第6军司令部准备调出。
撤收河南、山西的部队，增强北平和沿海防御的兵力，将在豫北的第5独立警备队调天津，将在洛阳的第110师团、焦作的第114师团调北京，将在老河口的第115师团调济南。另令在广西全县的第58师团、独混第22旅团、独混第88旅团，作去南满的准备。
在进行上述安排时，冈村宁次接到其派回国内了解整个情况的高级参谋西浦进大佐、后勤参谋野尻德雄中佐的电报，根据这两人的汇报，大本营为了打开关东军的危局，希望派遣军急速调一个军部及两个师团为基干的兵力至南满。
同时也明确了中国派遣军今后的作战任务，那就是对美、苏、中国进行持久作战，并协助关东军。
冈村宁次按西浦进大佐发来的电报，立即决定：原拟调至北平的第118师团，经天津去南满，驻上海的第161师团与驻杭州的第6军司令部由现地向南满出发。
在一片混乱中，8月9日13时，关东军司令官山田乙三，乘飞机由大连返回长春，获悉苏军的整个进攻情况，并对秦总参谋长代行之作战措施予以认可。
他要求关东军的全体人员，应当像日本历史上效忠第96代后醍醐天皇的楠木正成将军那样，要有七生报国的精神，英勇奋战。
接着，山田去伪满皇宫，向溥仪概略地介绍了战况，并说明关东军司令部准备移至通化，并“劝”溥仪及伪满政府迁至临江地区。
随后，博仪及随从乘火车离开长春。
而后，关东军对部队作了调整，将原属第3方面军30军之125师团，归关东军直辖，在通化地区构筑工事进行设防，另指定在朝鲜的第17方面军，派出1个师团位于平壤地区，归关东军指挥。
8月10日，日军大本营向关东军下达了大陆命第1378号作战命令，其要旨为：“大本营决定在主要对美作战期间，同时对苏作战，以摧毁苏联之野心。对苏作战开始后，主要是击溃苏军以维护国体保卫皇土。关东军主要是对苏作战，随地击溃进犯之苏军保卫朝鲜。”
随这一命令下达的还有参谋总长梅津美治郎的指示：“关东军总司令官随着作战进展，可适时将其司令部转移至作战地域内之其他地区。”
接到上述命令的关东军，通过空中侦察及地面部队报告，知从西线攻入东北的苏军是后贝加尔方面军的坦克部队及机械化步兵，将于14或15日推进至中长铁路一线，因而决定，将驻长春的总司令部后移至通化，同时命令第1方面军司令部按预定部署由掖河迁至敦化，第4军司令部与149师团从齐齐哈尔后移至哈尔滨。