列宁去世后，斯大林将个人崇拜主义推向了极致。波茨坦会议于1945年7月17日开幕。当时有迹象表明，在德黑兰和雅尔塔形成的友好合作精神将继续下去。斯大林的心情似乎是和蔼轻松的。他专门为丘吉尔首相举行了一次私人宴会。波茨坦会议期间，英国正在举行大选，丘吉尔本人似乎对英国大选的结果没有什么忧虑，他很高兴有这种高级会议给他提供了交换意见和进行私人会晤的机会。杜鲁门是一个新来者。丘吉尔在他到达的那天上午就特意拜访了他，丘吉尔后来写道：“他的愉快的、一丝不苟的、神采奕奕的风度和明朗的决断能力给我留下了深刻的印象。”
在会议的第一天，杜鲁门给丘吉尔私下透露了一条重要的消息：美国和英国的科学家小组研制的一枚原子弹在墨西哥沙漠爆炸了。丘吉尔的第一个反应是，西方列强的威力已经大大地加强，苏联的力量相对削弱，再也不需要苏联在远东参战了，或者说这种参战已是不可取了。远东将成为西方的、主要是美国的势力范围，尽管苏联在这个地区有它的太平洋海岸线和悠久的历史利益，它可以被排除在外。斯大林所领会的正是这个基本态度，这似乎为他对丘吉尔的不信任提供了根据。
杜鲁门和他的工作人员的反应是一样的。美国人曾多次极力催促斯大林协助早日结束对日战争。在雅尔塔，当斯大林答应在打败德国后的3个月内参战时，他们感到宽慰和高兴，并欣然同意了他的条件。一直到1945年5月8日霍普金斯访问莫斯科时，杜鲁门还在争取得到斯大林关于红军将协助打败日本的保证，他也得到了这一保证。
突然间，两个月之后，盟国手中有了原子弹，他们竟然换了一副面孔，企图拒绝苏联的援助，并积极策划在苏联可能宣战之前就打败日本。这样，他们就可以避开斯大林提出的条件，其中包括把苏联在1904～1905年战争中丢失给日本的领土归还给苏联，这对斯大林和他同一代的人来说，是个关系到伟大民族自尊心的问题。
杜鲁门向丘吉尔询问关于把新式武器的新闻透露给斯大林的最好方法。丘吉尔后来写道，斯大林到底是“对希特勒作战中的一个伟大的盟友，而且我们两人都感到，一定要让他知道这个支配大局的伟大的新事实，但是不要让他知道任何细节”。他们决定，由杜鲁门总统在一次特别会议之后非正式地提一下这件事。
一周之后，即7月24日，杜鲁门总统带着他的译员在全体会议结束之后来到斯大林跟前，把具有非凡威力的新式炸弹的情况告诉了他。丘吉尔在距他们大约5码远的地方，目不转睛地注视着。听到这个消息之后，斯大林的样子似乎很高兴，他没有提任何问题。据美国国务卿詹姆斯·贝尔纳斯后来报道说：“斯大林的回答只是说，他很高兴听到这个炸弹的消息，他希望我们将使用它。”斯大林对这件事没有表示进一步的兴趣，也没有询问任何细节问题和详细情况。这使得贝尔纳斯得出结论认为，斯大林或者不理解这一发明的重要意义，或者就是他认为询问这件高度机密的事是不适当的。苏联的情报部门也许已经掌握了比杜鲁门和贝尔纳斯设想的要多得多的情况。因此，斯大林对此事所表现出的态度，是由于这件事并没有出乎他的意外，鉴于斯大林一贯地和不厌其烦地对武器装备发展的关心，以及他丰富的兵器知识，加上斯大林对苏联科学家及其科学研究的高度重视（事实上，苏联也早已开始研究原子的分裂问题了），说他没有理解原子弹发明的巨大意义，是不大可能的事。会议期间，斯大林已经敏锐地察觉到盟国尤其是美国对待苏联的态度上有了变化。实事求是地说，英国人和美国人的这种态度是欠考虑的，而且也是很不明智的。这种态度上的变化在很大程度上是出于英国人和美国人的傲慢自信，他们以为自己已经拥有远远超过了苏联的力量，现在可以为所欲为了。至于苏联人将研制他们自己的原子武器并使自己“强硬起来”的可能性，他们则不去考虑，或者认为这种可能性还很遥远，因为在他们盲目自大的心里，苏联人在技术方面太落后了，在短时间内根本制造不出如此尖端的新式武器来。
盟国态度的变化使斯大林感到不安，这进一步证实了他的最大的担心和疑虑。西方同盟国的这一忘恩负义之举，使斯大林极为恼火。他认为，苏联把西方从纳粹的野蛮蹂躏下拯救了出来，正像在13世纪俄国保护了欧洲免遭成吉思汗的蒙古游牧部族侵犯一样。在他和所‘有苏联人看来，很明显，如果苏联没有摧毁德国武装力量，希特勒就会征服英国，并把这场战争蔓延到北美洲。苏联应当受到盟国的感激和尊敬，而不应当受到他们的怠慢和冷落。对于有意冒犯苏联的民族自尊心，谁也不会比斯大林更为敏感。在波茨坦会议上，盟国在对苏问题上的的确确铸成了深刻而持久的过错。
在波茨坦会议的13次全体会议上，三国首脑进行了广泛的讨论。其中主要的问题是：有关战后占领德国的基本政治原则和经济原则；德国和意大利的赔偿问题；德国的商船队和军舰的分配问题，对待意大利和罗马尼亚、保加利亚、匈牙利、芬兰的政策问题；波兰西部疆界问题；控制黑海海峡问题；哥尼斯堡地区的归属问题；对战败国某些领土的“委任统治权”问题等等。与会国经过反复多次的讨论，对一些主要问题达成了协议，于8月1日签署了《柏林会议议定书》，为战后处理德国和欧洲问题定下了基调。
在会议过程中，美国人和英国人强烈地批评苏联在被解放的国家，特别是在罗马尼亚和保加利亚的政策。苏联人则批评英国人在希腊的所作所为。但是，争吵最激烈的是德国和波兰问题。
三大国已承认波兰临时政府。现在的争执是关于波兰西部的边界问题。由于波兰在东部把领土割让给了苏联，因此必须有所补偿。丘吉尔竭力反对斯大林提出的把波兰西部边界推到臭得河和西尼斯河的建议。但是，会议举行期间，在英国大选中丘吉尔和他的党被击败以后，英国的新首相克莱门特·艾德礼接替丘吉尔参加会议，并且支持杜鲁门接受了斯大林的建议。
游盟国早先已同意将德国分成4个区，分别由美国、英国、苏联和法国管制，并把柏林作为第五个区由4国共管。德国不能有中央政府，涉及该国的全局性问题将由盟国管制委员会决定。这符合斯大林所坚持的德国不应被肢解，而应在14个大国严格控制下保持统一的政策。
苏联提出的赔款要求在雅尔塔被原则上接受了。为审议这一问题而建立的一个专门委员会却没有达成协议。在波茨坦，斯大林不断敦促定出一个赔款数字一盟国拒绝承担义务。他们听说苏联人已从他们占领的地区运走机器和其他财产，但又不把它们作为战利品，他们对此感到愤怒。各种实际困难迫使西方盟国放弃了他们把德国经济作为一个整体来对待的政策。美国新国务卿詹姆斯·贝尔纳斯最后建议，每个国家将从各自的占领区满足自己的赔偿要求。被认为和平经济所不需要的德国工业设备之价值有40％在苏联占领区。贝尔纳斯进一步建议，再把在西部各区的这种工业设备的10％交给苏联，苏联还可以用粮食和煤炭从美国和英国占领区换取更多的设备。
斯大林和莫洛托夫竭力反对这个安排，尽管在某些方面来说这对他们有利，但是这样做的结果将会导致德国的分裂。最后，他们把它作为交易的一部分而接受了，他们被承认有权在整个东欧征收德国的资产并许可有其他要求。但是，他们要求联合管理鲁尔的建议被否决了，西方盟国把他们排斥在自己的占领区之外。在同盟国控制下维持德国统一的政策破产了。德国被分成了东德和西德。
两大集团的形成
1945年7月25日，在会议中途，丘吉尔和艾登离开柏林，为了大选结果而回到伦敦。斯大林在早一些时候的一次私人宴会上曾经告诉丘吉尔，他从共产党和其他来源得到的情报使他确信，保守党可以获得大约80个席位的多数票，重新上台。丘吉尔回答说，他不敢肯定军人们将投谁的票。斯大林向他担保，军人宁可要一个有力的政府，因此将选举保守党。在丘吉尔看来，斯大林希望与他和艾登保持联系，而不愿与艾德礼——以及某个陌生的外交大臣联系。但是，在这次大选中，丘吉尔的政府遭到了意想不到的惨败。
4天之后，艾德礼作为首相返回波茨坦，陪同他的是新外交大臣欧内斯特·贝文。贝文原是英国的工会领袖，他身材高大，待人热情，但是，作为外交大臣来说，他就显得缺乏应有的修养并且不称职。在波茨坦，他公开向苏联人挑战，把会谈当作是工会与雇主之间的对抗。艾德礼越来越粗鲁无礼，杜鲁门和他的工作人员也变得比以往更加粗暴。美国人和英国人一致相信，他们是从占压倒优势的实力地位出发进行谈判的，因此，他们没有必要采取通融和谅解的态度。
波茨坦会议期间，美国总统杜鲁门与斯大林等人步出会谈会场。由于美国人企图阻止苏联参加对日战争，于是苏联与两个盟国之间的裂痕进一步扩大了。1945年4月5日，苏联政府宣布废除它与日本的中立条约，并回避了日本请求苏联调解和平谈判的试探。与此同时，由于罗斯福生前曾答应过争取蒋介石同意斯大林提出的苏联参战的条件，苏联和中国举行了会谈，会谈在波茨坦会议之前延续了两周。这些会谈从1945年8月7日到14日继续进行，显然，蒋介石是根据美国的指示在拖延会谈。1945年7月26日再次发表了要求日本人立即无条件投降的最后通牒。苏联抱怨说，没人跟他们商量过，当他们要求把这份最后通牒推迟3天发表时，他们得到通知说这份通牒已经发了出去。斯大林感到特别恼火，因为他相信，虽然日本准备投降，但它将会战斗到底而不肯无条件地投降。
1945年8月6日，美国的新式武器原子弹投到了广岛。斯大林和多数苏联人马上意识到这一事件的可怕意义。杜鲁门总统只跟他说过“超级炸弹”，而且，据奠洛托夫说，根本没有提到过“原子”这个词儿。日本已经准备投降，即使不在广岛和后来的长崎丢下原子弹，即使苏联不宣战，日本人也不得不在短时间内放下武器。斯大林意识到，美国人使用原子弹主要是给苏联人看的，是为了对苏联进行军事威胁。的确，贝尔纳斯后来承认，这枚原子弹与其说是针对日本的，还不如说是为了“使俄国在欧洲易于驾驭”。
苏联人现在感到，他们虽已从反对德国的悲惨战争中熬出了头，可现在又面临着来自西方的一种可怕的新式武器的威胁。斯大林敏锐地感到苏联的脆弱性。据报道，他召集了苏联五名第一流的苏联科学家，命令他们在最短的时间之内不惜一切代价研制一枚苏联的原子弹。