В Лондоне и Вашингтоне прекрасно понимали, что освободить территорию Румынии способна только Красная Армия. Путь к освобождению всей Румынии был проложен в ходе Ясско‑Кишинёвской операции (20–29 августа 1944 года). Её проводили 2‑й и 3‑й Украинские фронты (командующие Родион Яковлевич Малиновский и Фёдор Иванович Толбухин) при содействии Черноморского флота (командующий Филипп Сергеевич Октябрьский). Командование противника сосредоточило на этом направлении группу армий «Южная Украина» (командующий Йоханнес Фриснер), в которую вошли соединения германского вермахта и румынские войска. Германское командование планировало летом 1944 года полностью оккупировать Румынию. Однако начавшаяся 20 августа Ясско‑Кишинёвская операция Красной Армии перевернула все планы противника. Советские войска действовали смело и решительно. 24 августа 1944 года была освобождена столица Советской Молдавии — Кишинёв.
В течение всего нескольких дней основная группировка врага была окружена и лишилась боевой мощи. Уже к 29 августа 1944 года были уничтожены 22 вражеские дивизии, фактически полностью разгромлены 6‑я немецкая армия и румынские соединения. За 10 дней наступления было уничтожено около 300 тыс. немецких войск. Была полностью освобождена Молдавия. Был открыт путь на Венгрию, Югославию и Чехословакию. Двадцатью артиллерийскими залпами из 224 орудий столица нашей Родины Москва возвестила о прорыве укреплённого района в Румынии войсками Второго Украинского фронта. В Румынии 23 августа 1944 года вспыхнуло народное восстание. Диктатор Антонеску был взят под стражу по приказу короля Михая, немецкие войска блокированы в Бухаресте и в других районах страны. Превратившись в друга Советского Союза, Михай I сумел сохранить за собой трон.
Решение о вступлении в войну на стороне Германии принимал Антонеску, не консультируясь с королем. По мнению Михая, война против Советского Союза пользовалась популярностью среди румынского народа из-за присоединения СССР Бессарабии. В 1940 г. был принят закон об образовании Молдавской ССР. Тогда Советский Союз освободил молдаван от румынской оккупации, обеспечив Молдове экономический подъем и укрепление ее национальной идентичности. С 1918 г. по 1940 г. Бессарабия находилась в составе Румынии. За 22 года оккупации Бухарест безуспешно насаждал региону румынизацию, подавлял несогласных, препятствовал индустриализации области. Молдаване активно противостояли попыткам Румынии объединить их идентичность с румынской, поднимая восстания. В 1940 г. Советский Союз потребовал у Румынии передать земли Бессарабии и Северной Буковины, которые годом ранее были включены пактом Молотова-Риббентропа в советскую сферу влияния.
При этом местное население из-за длительного угнетения восприняло подобный шаг как освобождение: в Кишиневе и других молдавских городах начались многотысячные митинги, около 150 тыс. человек переехало из Румынии в советскую Бессарабию. Разгром немецких войск в ходе Ясско-Кишиневской операции в августе 1944 года и стремительный выход Красной Армии к румынской границе заставили заговорщиков перейти к решительным действиям. «Когда я проснулся утром 23 августа, то не был уверен, что доживу до следующего дня. Но я твердо решил вывести Румынию из ее союза с Гитлером. Армии Сталина были на пороге Румынии, фронт рушился, и население было по горло сыто войной», — вспоминал Михай I. 6 июля 1945 года маршал Федор Толбухин вручил королю Михаю I советский орден «Победа». Как правило, им удостаивали военачальников, которые успешно провели крупную стратегическую операцию, существенно повлиявшую на ход всей войны. Монарх, как говорилось в официальном документе, был награжден «за мужественный акт решительного поворота политики Румынии в сторону разрыва с гитлеровской Германией и союза с Объединенными Нациями в момент, когда ещё не определилось ясно поражение Германии». Превратившись из врага в друга Советского Союза, Михай I сумел сохранить за собой трон.
Сложилась парадоксальная ситуация, когда страна, прочно вошедшая в сферу влияния интересов СССР, все еще оставалась королевством. В Москве Румынию шутя называли «социалистической монархией», а самого Михая — «королем-комсомольцем». Однако долго такое положение дел сохраняться не могло. 30 декабря 1947 года местное коммунистическое правительство вынудило Михая I отречься от престола и покинуть страну. В этот же день была провозглашена Румынская Народная Республика. Простые румынские крестьяне и жители городов с радостью приветствовали свою освободительницу — Красную Армию, угощали советских бойцов, помогали им чем могли. Румынские части массово переходили на сторону РККА и участвовали в боевых действиях против германских войск. 31 августа 1944 года освободительная Красная Армия вступила в столицу Румынии — Бухарест. В советском плену оказалось 208,6 тысячи человек (в том числе 25 генералов). Было захвачено свыше 2 тысяч орудий, 340 танков и штурмовых орудий, около 18 тысяч автомашин и другой боевой техники. Главным итогом операции стал выход Румынии из фашистского блока и её присоединение к странам антигитлеровской коалиции. Вермахт потерял также все румынские нефтяные месторождения, что стало одним из самых серьёзных ударов по германской военной мощи.