Đầu tháng 8/1945, thời cơ cách mạng xuất hiện, những điều kiện cho tổng khởi nghĩa đã đầy đủ. Ngày 11/8, Nhật đầu hàng quân Đồng minh. Ngay lập tức, Hội nghị toàn quốc của Đảng Cộng sản Việt Nam họp nhận định đây là "cơ hội rất tốt cho ta giành độc lập đã tới". Đêm 13/8, Quân lệnh số 1 phát đi kêu gọi nhân dân toàn quốc "Kẻ thù chúng ta đã ngã gục. Giờ tổng khởi nghĩa đã đánh. Cơ hội có một cho quân dân Việt Nam vùng dậy giành lấy quyền độc lập của nước nhà". 

Ngày 16/8, Đại hội quốc dân họp tại Tân Trào (Tuyên Quang) với hơn 60 đại biểu, đại diện cho hơn 20 triệu người dân Việt Nam nhất trí chủ trương tổng khởi nghĩa, xác định chính sách đối nội, đối ngoại, quốc kỳ, quốc ca, cử ra Chính phủ cách mạng lâm thời do Chủ tịch Hồ Chí Minh đứng đầu. Hồ Chủ tịch kêu gọi đồng bào cả nước "Giờ quyết định cho vận mệnh dân tộc ta đã đến. Toàn quốc đồng bào hãy đứng dậy đem sức ta mà tự giải phóng cho ta". Trong ảnh là đình Tân Trào, nơi diễn ra đại hội.

Tại Thái Nguyên, trong ngày 16/8, đội Việt Nam Giải phóng quân do Đại tướng Võ Nguyên Giáp chỉ huy tiến về thị xã. Sáng 20/8, đội quân bao vây, tấn công phát xít Nhật, giải phóng thị xã Thái Nguyên. Chiều cùng ngày, tại đây đã diễn ra cuộc mít tinh lớn, Ủy ban khởi nghĩa tuyên bố xóa bỏ bộ máy chính quyền cũ, lập Ủy ban nhân dân cách mạng lâm thời tỉnh Thái Nguyên.

Tại Hải Phòng, nhân dân khởi nghĩa giành chính quyền vào ngày 23/8/1945. Trước đó vào ngày 18/8, nhân dân ở 4 tỉnh Bắc Giang, Hải Dương, Hà Tĩnh, Quảng Nam nổi dậy giành chính quyền ở tỉnh lỵ thành công. Đây là các tỉnh giành được chính quyền sớm nhất trong cả nước. 

Tại Hà Nội, sáng sớm 19/8, đường phố ngập sắc cờ đỏ sao vàng. Các nhà máy, công xưởng, chợ búa, trường học đều đóng cửa. Hơn 200.000 nhân dân nội ngoại thành tập trung trước Quảng trường Nhà hát lớn để dự lễ mít tinh ủng hộ cách mạng.

Dưới sự chỉ huy của Xứ ủy Bắc Kỳ, cuộc mít tinh nhanh chóng chuyển thành biểu tình vũ trang, đánh chiếm các vị trí đầu não quan trọng của Hà Nội, như Phủ Khâm sai, Tòa thị chính, Sở cảnh sát, trại Bảo an binh... Khi Hà Nội khởi nghĩa thắng lợi, Trung ương Đảng thấy đây là một sáng tạo của Xứ ủy Bắc Kỳ nên chỉ thị cho các địa phương nơi nào có điều kiện thì tiến hành khởi nghĩa như cách của Hà Nội.

Hình ảnh Chi đội Giải phóng quân tiến vào Hà Nội năm 1945. Từ ngày 19/8 đến ngày 22/8 là cao điểm của cuộc tổng khởi nghĩa. Có thêm 17 tỉnh lần lượt giành chính quyền là: Yên Bái, Thái Bình, Phúc Yên, Thanh Hóa, Khánh Hòa, Bắc Ninh, Thái Nguyên, Ninh Bình, Cao Bằng, Tuyên Quang, Bắc Cạn, Sơn Tây, Nam Định, Kiến An, Nghệ An, Ninh Thuận và Hưng Yên.

Tại Huế, ngày 23/8, hơn 150.000 nhân dân xuống đường mít tinh, tuần hành vũ trang buộc chính quyền đầu hàng. Vua Bảo Đại thoái vị, đánh dấu sự chấm dứt của chế độ phong kiến Việt Nam. Tại Bảo tàng Lịch sử Cách mạnh Thừa Thiên - Huế hiện còn lưu giữ hình ảnh bằng mô hình về sự kiện vua Bảo Đại thoái vị. Vị vua cuối cùng của triều Nguyễn trao ấn kiếm cho ông Trần Huy Liệu cùng hai thành viên khác gồm Nguyễn Lương Bằng và Cù Huy Cận là những đại diện cho phái đoàn của Chính phủ cách mạng lâm thời bấy giờ. Lễ tuyên chiếu thoái vị và trao ấn kiếm diễn ra vào chiều 30/8/1945 tại Ngọ Môn (Đại nội Huế) dưới sự chứng kiến của hàng chục nghìn người dân. Với chiếu thoái vị, vua Bảo Đại nói "Trẫm để hạnh phúc của dân Việt Nam lên trên ngai vàng của trẫm. Trẫm thà làm dân một nước độc lập còn hơn làm vua một nước nô lệ". Ảnh: Đắc Đức.

Tại Quảng Ngãi, đội du kích Ba Tơ tiến về giải phóng thị xã. Trong hai ngày 23 và 24/8, có thêm 19 tỉnh thành giành được chính quyền, bao gồm Bắc Kạn, Hòa Bình, Hải Phòng, Hà Đông, Quảng Trị, Quảng Bình, Bình Định, Lâm Viên, Gia Lai, Tân An, Bạc Liêu, Hà Nam, Phú Thọ, Quảng Yên, Đăk Lăk, Phú Yên, Bình Thuận, Gò Công, Mỹ Tho.

Tại Sài Gòn, ngày 25/8, hơn một triệu quần chúng nội thành và ven đô cùng một số tỉnh lân cận tiến hành mít tinh, tuần hành vũ trang khổng lồ, lật đổ chính quyền phát xít Nhật.  Sau đó, 13 tỉnh Nam Bộ khởi nghĩa thắng lợi, bao gồm: Chợ Lớn, Gia Định, Sóc Trăng, Châu Đốc, Long Xuyên, Vĩnh Long, Bà Rịa, Thủ Dầu Một, Trà Vinh, Tây Ninh, Biên Hòa, Sa Đéc, Kon Tum, Sơn La, Cần Thơ, Rạch Giá, Đồng Nai Thượng, Hà Tiên.

Nhân dân Cần Thơ khởi nghĩa giành chính quyền ngày 26/8/1945. Như vậy, chỉ trong hai tuần lễ, tổng khởi nghĩa đã thành công trong cả nước. Trong hơn 60 tỉnh, thành khởi nghĩa, có 4 tỉnh lỵ dọc biên giới phía Bắc là Hà Giang, Lào Cai, Móng Cái, Lai Châu bị phản động, quân Tưởng rồi sau đó là quân Pháp chiếm đóng nên chưa được giải phóng trong Tổng khởi nghĩa tháng Tám 1945.

Sau khi Tổng khởi nghĩa kết thúc, Chính phủ lâm thời chọn Hà Nội làm lễ ra mắt tại Vườn hoa quảng trường Ba Đình. Trong ảnh là các đơn vị giải phóng quân tập trung trên Quảng trường Ba Đình trong ngày lễ độc lập.

Ngày 2/9/1945 tại Hà Nội, lễ ra mắt của Chủ tịch Hồ Chí Minh và Chính phủ lâm thời có sự chứng kiến của hơn một triệu người dân Hà Nội và nhân dân các tỉnh lân cận. Các biểu ngữ nền đỏ chữ vàng bằng các thứ tiếng Anh, Pháp, Hoa, Việt chăng ngang khắp phố phường với nội dung "Nước Việt Nam của người Việt Nam", "Độc lập hay là chết".

Giản dị trong bộ quần áo kaki, Chủ tịch Hồ Chí Minh thay mặt Chính phủ lâm thời, đứng trước máy phóng thanh đọc bản Tuyên ngôn độc lập, tuyên bố với cả thế giới khai sinh ra nước Việt Nam Dân chủ cộng hòa. "Một dân tộc đã gan góc chống ách nô lệ của Pháp hơn 80 năm nay, một dân tộc đã gan góc đứng về phe Đồng Minh chống phát xít mấy năm nay, dân tộc đó phải được tự do. Dân tộc đó phải được độc lập. Vì những lẽ trên, chúng tôi, chính phủ lâm thời của nước Việt Nam dân chủ cộng hòa, trịnh trọng tuyên bố với thế giới rằng: Nước Việt Nam có quyền hưởng tự do và độc lập, và sự thật đã thành một nước tự do độc lập. Toàn thể dân tộc Việt Nam quyết đem tất cả tinh thần và lực lượng, tính mạng và của cải để giữ vững quyền tự do, độc lập ấy", bản Tuyên ngôn độc lập viết.