1945年8月15日，日本宣布无条件投降。当天，溥仪在伪满大臣、参议面前宣读了“退位诏书”，历时十三年零五个月的伪满洲国覆灭了。据溥仪之弟溥杰回忆：从新京捧来的清皇朝历代祖先的牌位，也在这里烧毁掉了。
随后，关东军与伪满朝廷的联络员吉冈安直通知溥仪即刻动身去沈阳，再从沈阳转机飞赴日本，只许带几名随行人员。溥仪惧怕日本人会杀他灭口，装出高兴样子，挑选了弟弟溥杰、两个妹夫润麒、万嘉熙，三个侄子毓嶦、毓嵒、毓嵣，医生王子正和随侍李国雄随行。临行时溥仪对皇后婉容和福贵人李玉琴安抚说，我等着你们到日本来。
8月16日，三架小型机起航了，原定飞到沈阳后，再换大型飞机飞往日本。当飞机到了沈阳军用机场时，下面没有发出降落的信号，周围却忽然有两架飞机跟踪盘旋。大约10分钟后，三架小型机在军用机场降落，溥仪等13人被机场的工作人员引到小楼的客厅里。
等候了不久，忽然响起了一片震耳的飞机马达声。那两架飞机降落了，一队队手持冲锋枪的苏军士兵，奔下飞机后立即将守卫机场的日本军队缴了械。不多一会时间，机场上到处是苏联持枪军人。
苏联军人对溥仪等人经过简短的审问后，将他们一并带走。
溥仪在自传里对被俘经过也有所记载：吉冈在沈阳机场曾请求苏军网开一面，允许溥仪赴日逃命，遭到苏方拒绝。
对于主子的被俘，溥仪的随侍李国雄曾颇存猜疑，在他口述的《伴驾生涯》一书中称溥仪被俘是个谜，怀疑这是日苏之间的秘密交易：“溥仪在沈阳机场被俘，难道是偶然间遭遇了苏联伞兵吗?我亲身经历了这次被俘过程的一切细节，我认为溥仪是作为日本献给苏联的投降礼物而去沈阳的，不过这是上层之间的事，吉冈和桥本当了陪送品而不自知。”
苏联政府随后向世界宣布：苏军已捕获日本操纵下的中国傀儡皇帝爱新觉罗·溥仪及其侍从人员。
克格勃特别监狱的囚犯
溥仪将被苏联军队秘密载往俄罗斯国土的赤塔，苏军前线指挥马林科夫元帅8月20日乘飞机抵达通辽，专门前来监督指挥此次转运溥仪的行动。押送队长是费拉托夫大尉，他掌握了溥仪的一些基本情况，并负责一路“关照”这位“皇帝”的安全。
在被押往赤塔以前，溥仪在通辽度过了让他惊慌疑虑的两天，数十名苏联荷枪实弹的士兵始终警卫左右。苏军政治部第七分队的中尉科斯特留柯夫被派来给溥仪当翻译。汽车载着溥仪、溥杰和溥仪的两个妹夫、三个侄子、一个医生和一个佣人到了机场，由一架双引擎“杜格拉斯”将他们载到距赤塔20公里以外的莫洛可夫卡。
到达当天，吃过晚饭，溥仪一行乘坐苏军预备好的小汽车离开机场，被送到了苏联国家安全总部所属的特别监狱，后来溥仪才知晓这是克格勃的一所秘密监牢，他是这里的特别囚犯。
1945年11月初，在苏联十月革命节纪念日前夕，溥仪被转到哈巴罗夫斯克（中国人习称伯力）。这次紧急转移的原因，溥仪后来才明白：他要到东京举行的国际公审会上，担任重要证人。
溥仪被关押到离哈市不远的克格勃第四十五号特别监狱，直到1946年春。在这段时间里，苏联外交部和国家安全总部，积极为溥仪的东京出庭作各种准备。
溥仪在苏联拘留期间，一直享受优待，一日三餐有丰盛的俄餐，有面包、果品、奶油之类的午茶供应。配有医生、护士为他检查身体、治疗疾病。他从不参加劳动，生活起居一应都由三个侄儿和原随侍伺候。溥仪也从未在侍候他的人面前放下“皇上”架子，天天接受他们的请安。
皇室财宝失踪之谜
溥仪一行在离开沈阳时，他的随从人员除带其他物品外，还带了两只大皮箱。被俘虏后，当时押送溥仪的苏军官员认为，箱子内可能装着皇帝的“龙衣龙袍”，但当他们第一次检查这些行李时，看见里面价值连城的珠宝后，所有在场的人都目瞪口呆。
去赤塔的途中，溥仪把其中的一些珠宝作为礼品送给押送他的官兵，其中有手表、烟壶、领带夹及其他首饰之类的物件。
到达哈巴罗夫斯克后，两箱珠宝被没收。1946年4月2日，当地珠宝收买局的代表发那耶尔斯基当着内务局财政司一处处长库兹涅佐夫上尉和出纳员戈拉西缅诺克的面，对这些财物作出评估，档案记载：
111种珠宝被估价为473975卢布。一只18K金嵌一颗1.7克拉的珍珠戒指，定价为400卢布，一对嵌有四块3.3克拉玛瑙的23K金耳坠，估价600卢布。
在这批明显被低估的珠宝中，确有稀世珍品：重量分别为213.3和596克拉的两只纯金金盘，用一块钻石和两块红宝石(总重量34.8克拉)装饰的23K金虫形表，镶嵌有小石榴石装饰的金首饰盒；罕见的中式纯金戒指；形同蜘蛛，上嵌珍珠的纯金发针（蜘蛛的头部是绢玛瑙所做，双翅为玛瑙，眼睛是珍珠，颈部用九颗高纯度珍珠装饰)。
苏联国家安全总部官员认为，不经法院审理和正式调查就没收这批珠宝是“不合法的”，故而决定“以智取宝”。
1945年5月10日，四十五号特别监狱长克格勃官员德尼索夫少校，从哈巴罗夫集中营将溥仪接到位于郊区的内务局。于是就有了以下对话：
古得利亚夫佐夫上校:你好溥仪先生。我们请你来，不是审讯，而是随便谈谈。溥仪先生，您打算怎样处置您的珠宝呢?我们苏联现正为恢复国民经济发行公债，假如您同意把自己的财宝献给苏联政府，那是再好不过了。
溥仪:我自己一直没有机会提出这个问题，既然你们开口了，我很愿意把自己的全部珍宝捐献给苏联政府。
说罢，有人已摆上了纸笔，让溥仪留下笔墨。溥仪当时这样写道：
我恳求苏联政府接受我的珠宝以利战后发展国民经济。
苏方签字的人员是克格勃官员古得利亚夫佐夫上校。
从此，中国末代皇帝爱新觉罗·溥仪携带的这些中国珠宝归属苏联，被运到莫斯科转交国家保管局。
东京出庭前后的紧锣密鼓
1946年6月的一天，克格勃官员古得利亚夫佐夫上校亲自通知溥仪说，下周将要找他谈谈关于到东京军事法庭作证的问题。谈话的前一天，上校收到了苏联内务部长克鲁格洛夫上将发来的紧急电报。部长指示要立即开始对溥仪进行审讯，审讯内容要按规定格式记录，并派可靠的紧急信使送往东京的前方原告谢尔盖·戈鲁诺夫斯基。
1946年7月31日，溥仪启程赴东京做证。苏方前一天为他特制了新西服、礼帽、衬衣、袜子和吊裤带。
“我对日本人是怨恨的。苏联向我调查日寇在东北的罪行时，我以很大的积极性提供了材料。后来我被召到东京的‘远东国际军事法庭’去作证，我痛快淋漓地控诉了日本战犯。……我到东京‘远东国际军事法庭’去作证，是在1946年的8月间。我共计出庭了八天。那些天的法庭新闻，成了世界各地某些以猎奇为能事的报纸上的头等消息。”
这是爱新觉罗·溥仪在《我的前半生》中的一段话，反映了溥仪当时的内心活动。
东京审判结束后，溥仪被押解回苏联。在接下去的日子里，被关押在苏联监狱里的溥仪感到前途未卜，日日夜夜在“疑惧和幻想”中生活。
1949年7月29日，溥仪直接向斯大林写出“申请书”，希望能长期留在苏联生活，将全心致力于对苏联社会主义及其它科学的研究。
当时，溥仪相信斯大林会允许他留在苏联，这样他就可以逃避中国政府对他的审判。
1946年11月6日，1947年9月8日，1948年3月8日，中国国民政府向苏联三次照会，坚持要求苏方交还溥仪，并指出一旦再需要溥仪出庭作证，将由中国国民政府护送他前往东京。
但是直到1950年上半年，新中国政府经与苏联政府多次谈判之后，苏联才决定将“中国的末代皇帝溥仪”移交给中方！