1945年（昭和20年）に入ると空襲が本格化し、3月9日-10日の東京大空襲では一夜で10万人が死亡した。 その後、終戦まで各地で大規模な空襲が行われた。 3月26日には硫黄島が陥落、4月1日には沖縄本島に アメリカ軍が上陸した。 4月6日、沖縄に向け徳山沖を出動した戦艦「大和」以下の第二艦隊は、翌7日にアメリカ軍艦載機の攻撃をうけ「大和」、二等巡洋艦「矢矧」、駆逐艦4隻を撃沈され、連合艦隊は洋上作戦能力を喪失した。 6月23日に沖縄での日本軍の組織的戦闘が終わった。
8月6日、広島に原子爆弾が投下され、9日には長崎にも投下された。 ソビエト連邦は8月8日に日ソ中立条約を破棄して対日宣戦布告、翌9日未明から満洲、樺太、千島列島に侵攻した。 ここに至り、8月14日の御前会議で、ポツダム宣言受諾との結論に達し、この旨は翌15日正午に、玉音放送により国民に伝えられた。 9月2日には、降伏文書に調印し、第2次世界大戦は終結した。
呉への空襲は、1945年（昭和20年）3月19日を皮切りに14回に及んだ。 3月19日には、呉軍港を中心に、アメリカ軍艦載機約350機の空襲を受け、在泊中の艦艇の多くが戦闘能力を喪失した。 5月5日には、B-29約120機が広地区を中心に爆撃、広海軍工廠および第十一航空廠が壊滅的打撃を受けた。 6月22日の呉工廠爆撃にはB-29約180機が来襲、造兵地区が壊滅した。 7月1日には市街地が目標となり、B-29約100機の焼夷弾による爆撃で市街地の大半を焼失、死者1,869名、負傷者2,000名、住宅の全焼全壊22,164戸、被災者125,000名という被害を受けた。 7月24日にはアメリカ軍艦載機約870機が、7月28日にはアメリカ軍艦載機約950機及びB-29･B-24約110機が、呉周辺の残存艦艇を爆撃、戦艦「伊勢」、「日向」以下大半が擱座・沈没に至った。（1）
呉地区への空襲で、線路、橋梁などを直接狙ったものはなかったが、5月5日の広地区空襲により広駅が被災し、呉線が一時不通となった（4）。 また、7月1日〜2日にかけての空襲では、呉駅の駅舎が全焼し、呉線は7月3日まで不通となった（5）。
図1に1945年（昭和20年）1月時点の呉線時刻表を示す（6）。 この時期、用紙不足により月刊を維持できなくなっており、時刻表の表題は、昭和十九年五号（発行は12月）と記されている。 また、全国版の時刻表は、今号が終戦前最後の発行となった（7）。
呉−広島間には上り28本、下り30本が運転され、また、山陽線へは、呉から上り4本、下り5本の直通列車が、山陽線からは、呉へ上り5本、下り7本の直通列車が設定されている。 東京との直通列車は東京―広島間急行7/6列車が設定されたため、下り2本、上り1本となった。 九州島内への直通列車は、糸崎―長崎間247列車1本にまで減少している。
1944年（昭和19年）10月時点より呉−広島間で上下1往復が増発されているが、これは急行7/6列車の増発によるものである。 戦時体制下で通勤列車の増発、急行・長距離列車・昼間時間帯列車の削減が行われていたのにもかかわらず、このような措置がとられたのは、呉線の軍事的重要性を考慮したものと推測される。
なお、上り932列車が、安藝濱崎停車、狩留賀濱終着となっているのは誤植だと思われるが、そのまま掲載した。
図1 呉線時刻表 1945年（昭和20年）1月
この列車は、かつての東京-下関間急行7/8列車の後継ではなく、新たに設定されたものである。 1944年（昭和19年）4月の呉線優等列車廃止から9ヶ月ぶりの優等列車復活であったが、わずか2ヶ月後の3月20日に廃止された（3）。
図2に1945年（昭和20年）6月時点の呉線時刻表を示す（8）。 この時刻表は、敗戦後の9月に発行されたものだが、4-5ページに「東京・大阪・九州及鮮満華連絡」時刻表が掲載されているなど、戦時中の編集であることうかがえる。 時間の関係で、戦時中に進んでいた編集または組版を、そのまま利用して発行したものと思われる。
呉−広島間には上下21本が運転され、また、山陽線へは、呉から上り2本、下り4本の直通列車が、山陽線から、呉へは上り4本、下り3本の直通列車が設定されている。 長距離列車の削減により、東京との直通列車は消滅し、東海道方面は京都、九州方面は門司までに運転区間が短縮されている。
今回の改正による列車削減は通勤時間帯にもおよび、下り列車の呉発時刻を基準に見ると、5時〜9時の時間帯は10本から7本に3本削減、9時〜15時の時間帯は6本から4本に2本削減、15時〜21時では11本から9本と2本削減、21時以降は3本が1本と2本削減されている。 この時刻のまま、呉線は8月15日の敗戦を迎えることとなる。
図2 呉線時刻表 1945年（昭和20年）6月