В период Великой Отечественной войны Тихоокеанский флот являлся мощным резервом СССР. Из моряков формировались бригады морской пехоты, сыгравшие немалую роль в начальный период войны. Эсминцы и подводные лодки морским путем, а катера по железной дороге переправлялись на театр военных действий, пополняя состав действовавших против Германии флотов и флотилий. К началу боевых действий на Дальнем Востоке в августе 1945 г. в составе Тихоокеанского флота находились два легких крейсера типа «Киров» («Калинин и «Лазарь Каганович», в боевых действиях не участвовали), лидер «Тбилиси», 12 эсминцев, 19 сторожевых кораблей, 10 минных заградителей, 52 тральщика, 49 охотников за подводными лодками, 204 торпедных катера и 78 подводных лодок.
Преобладание легких сил и фактическое отсутствие крупных кораблей (один из крейсеров находился в достройке, а второй проходил ремонт) объясняется специфической военно-политической ситуацией на Дальнем Востоке в 1930-х — начале 1940-х годов, когда Советский Союз готовился, прежде всего, к оборонительной кампании против вероятного вторжения противника, и ставка делалась на развитую систему обороны и действия подводных лодок. Кроме того, относительно слабое развитие инфраструктуры Дальнего Востока препятствовало быстрому пополнению флота крупными кораблями. Ситуация стала меняться после коренного перелома в ходе Второй мировой войны. Авиация флота была усилена имевшими опыт боевых действий на советско-германском фронте подразделениями и к началу войны насчитывала 1613 самолетов. По ленд-лизу был получен ряд десантных судов, нашедших применение в боевых действиях. Основными задачами Тихоокеанского флота и Амурской военной флотилии стали нарушение коммуникаций противника, поддержка действий сухопутных войск, высадка десантов и конвойные операции.
9 августа 1945 г. боевые действия начала авиация флота, которая приступила к систематическому нанесению ударов по морским коммуникациям и японским военно-морским базам на территории Кореи. Одна из первых успешных атак авиации Тихоокеанского флота была проведена днем 9 августа 1945 г. Атаке советских торпедоносцев подвергся конвой в составе четырех судов и двух сторожевых кораблей охранения. В результате крупный транспорт «Дайто-Мару» получил попадание торпеды и после неудачной попытки буксировки затонул. Среди прочего имущества на погибшем транспорте находились 10 планеров. В дальнейшем последовала серия ударов авиации по японским военно-морским базам в Корее, железнодорожным станциям, мостам и ряду других объектов.
Зенитные батареи противника не могли оказать эффективного противодействия, а участие в боях японской авиации вообще носило эпизодический характер. В итоге порты превращались в кладбища японских судов. После массированных атак с воздуха, атак торпедных катеров и артиллерийской подготовки высаживался десант, который чаще всего без значительных потерь овладевал портами. Но бывали и исключения — наиболее тяжелые бои развернулись за Сейсин и Курильские острова, где советские десантники встретили ожесточенное сопротивление численно превосходящего врага. Еще одной задачей в ходе Дальневосточной кампании 1945 г. стала организация переброски войск и необходимых грузов. Всего корабли Тихоокеанского флота совершили 107 выходов, обеспечивая движение 29 конвоев.
В результате боевая деятельность Тихоокеанского флота в короткой трехнедельной кампании на Дальнем Востоке была отмечена целым рядом особенностей. Во-первых, отсутствовало противодействие со стороны флота противника, который к тому времени фактически прекратил свое существование. Сопротивление силам Тихоокеанского флота оказывалось только со стороны береговых батарей и весьма немногочисленной авиации противника. Отсутствовало уже и активное движение на японских коммуникациях, и основные потери в корабельном составе Япония понесла в результате авиационных ударов и атак торпедных катеров по японским базам в Корее. Наиболее сложной задачей стало проведение многочисленных десантных операций, где несмотря на опыт Великой Отечественной войны, выявился ряд сложностей и недостатков. Быстрый, стремительный характер боевых действий вносил в планы свои коррективы. Так, в спешном порядке была подготовлена и осуществлена высадка на Курильские острова. В тоже время планировавшийся изначально масштабный десант на северную часть острова Хоккайдо был во многом по политическим причинам отменен.
В результате действий Тихоокеанского флота противник потерял 40 кораблей и судов потопленными. Из них 30 были уничтожены авиацией флота, 6 погибли в результате атаки торпедных катеров и 4 были потоплены советскими подводными лодками. Значительные потери противник понес и на берегу в результате авиаударов по японским базам в Корее, артиллерийского обстрела кораблей и действий частей морской пехоты. Собственные потери Тихоокеанского флота состояли из подводной лодки (Л-19), четырех катеров и пяти десантных судов. Потери личного состава составили 998 человек погибшими и около 750 человек ранеными. При этом основная часть потерь приходилась на десантные части. Около 30 тыс. человек из состава Тихоокеанского флота и Амурской военной флотилии были отмечены орденами и медалями, а более 170 тыс. удостоены медали «За победу над Японией», около 50 человек удостоены звания Героя Советского Союза. 19 кораблей и частей были преобразованы в гвардейские, а 16 стали краснознаменными.