Hitler se trasladó al Führerbunker el 16 de enero de 1945, acompañado por su personal superior, incluyendo a Martin Bormann. Eva Braun y Joseph Goebbels se unieron a ellos en abril, mientras que Magda Goebbels y sus seis hijos se instalaron en el Vorbunker superior. Dos o tres docenas de personal de apoyo, médico y administrativo también se refugiaron allí. Entre ellos se encontraban las secretarias de Hitler (incluida Traudl Junge), una enfermera llamada Erna Flegel y el sargento Rochus Misch, que era a la vez guardaespaldas y operador de la centralita telefónica. Al principio, Hitler siguió utilizando el ala no dañada de la Cancillería del Reich, donde celebraba conferencias militares por la tarde en su gran estudio. Después, tomaba el té con sus secretarias antes de regresar al complejo del búnker para pasar la noche. Tras varias semanas de esta rutina, Hitler rara vez salía del búnker, salvo para dar pequeños paseos por el jardín de la cancillería con su perro Blondi. El búnker estaba abarrotado, el ambiente era opresivo y los ataques aéreos eran diarios. Hitler se quedaba casi siempre en el nivel inferior, donde era más tranquilo y podía dormir. Las conferencias tenían lugar durante gran parte de la noche, a menudo hasta las 05:00.
El 16 de abril, el Ejército Rojo comenzó la Batalla de Berlín, y empezaron a rodear la ciudad para el 19 de abril. Hitler realizó su último viaje a la superficie el 20 de abril, día de su 56º cumpleaños, dirigiéndose al jardín en ruinas de la Cancillería del Reich, donde entregó la Cruz de Hierro a los niños soldados de las Juventudes Hitlerianas. Esa tarde, Berlín fue bombardeada por primera vez por la artillería soviética.
Hitler negaba la grave situación y puso sus esperanzas en las unidades comandadas por el general de las Waffen-SS Felix Steiner, el Armeeabteilung Steiner («Destacamento del Ejército Steiner»). El 21 de abril, Hitler ordenó a Steiner que atacara el flanco norte del saliente soviético que lo rodeaba y ordenó al Noveno Ejército alemán, al sureste de Berlín, que atacara hacia el norte en forma de pinza. Esa tarde, los tanques del Ejército Rojo llegaron a las afueras de Berlín. En su conferencia de situación de la tarde del 22 de abril, Hitler fue informado de que las fuerzas de Steiner no se habían movido, y cayó en un ataque de furia cuando se dio cuenta de que el ataque no se iba a llevar a cabo. Declaró abiertamente por primera vez que la guerra estaba perdida y culpó a sus generales. Hitler anunció que se quedaría en Berlín hasta el final y luego se pegaría un tiro.
El 23 de abril, Hitler nombró al general de artillería Helmuth Weidling, comandante del LVI Cuerpo Panzer, como comandante del Área de Defensa de Berlín, en sustitución del teniente coronel (oberstleutnant) Ernst Kaether. El Ejército Rojo había consolidado su inversión en Berlín para el 25 de abril, a pesar de que los mandos eran emitidos desde el Führerbunker. No había ninguna perspectiva de que la defensa alemana pudiera hacer otra cosa que retrasar la toma de la ciudad. Hitler convocó al mariscal de campo Robert Ritter von Greim desde Múnich a Berlín para que tomara el mando de la Luftwaffe de Hermann Göring, y llegó el 26 de abril junto con su amante, la piloto de pruebas Hanna Reitsch.
El 28 de abril, Hitler se enteró de que el Reichsführer-SS Heinrich Himmler estaba intentando discutir los términos de la rendición con los aliados occidentales a través del conde Folke Bernadotte, y Hitler lo consideró una traición. El representante de las SS de Himmler en Berlín, Hermann Fegelein, fue fusilado tras ser sometido a un consejo de guerra por deserción, y Hitler ordenó la detención de Himmler. Ese mismo día, el general Hans Krebs hizo su última llamada telefónica desde el Führerbunker al mariscal de campo Wilhelm Keitel, jefe del Alto Mando de las Fuerzas Armadas alemanas (OKW) en Fürstenberg. Krebs le dijo que todo estaría perdido si el socorro no llegaba en 48 horas. Keitel prometió ejercer la máxima presión sobre los generales Walther Wenck, comandante del Duodécimo Ejército, y Theodor Busse, comandante del Noveno Ejército. Mientras tanto, Bormann telegrafió al almirante alemán Karl Dönitz: «La Cancillería del Reich es un montón de escombros». Decía que la prensa extranjera informaba de nuevos actos de traición y «que sin excepción Schörner, Wenck y los demás deben dar pruebas de su lealtad con el más rápido relevo del Führer».
Esa noche, von Greim y Reitsch salieron de Berlín en un entrenador Arado Ar 96. El mariscal de campo von Greim recibió la orden de hacer que la Luftwaffe atacara a las fuerzas soviéticas que acababan de llegar a la Potsdamerplatz, a sólo una manzana del Führerbunker. Durante la noche del 28 de abril, el general Wenck informó a Keitel de que su Duodécimo Ejército había sido obligado a retroceder a lo largo de todo el frente y que ya no era posible que su ejército relevara a Berlín. Keitel dio permiso a Wenck para interrumpir el intento.
Hitler se casó con Eva Braun después de la medianoche del 28 al 29 de abril en una pequeña ceremonia civil dentro del Führerbunker. A continuación, llevó al secretario Traudl Junge a otra habitación y le dictó su última voluntad. Hans Krebs, Wilhelm Burgdorf, Goebbels y Bormann fueron testigos y firmaron los documentos aproximadamente a las 04:00 horas. Hitler se retiró entonces a la cama.
A última hora de la tarde del 29 de abril, Krebs se puso en contacto con Jodl por radio: «Solicito un informe inmediato. En primer lugar sobre el paradero de las puntas de lanza de Wenck. En segundo lugar de la hora prevista para el ataque. En tercer lugar de la ubicación del Noveno Ejército. En cuarto lugar, el lugar preciso en el que el Noveno Ejército se abrirá paso. En quinto lugar del paradero de la punta de lanza del general Rudolf Holste». A primera hora de la mañana del 30 de abril, Jodl respondió a Krebs: «En primer lugar, la punta de lanza de Wenck está empantanada al sur del lago Schwielow. En segundo lugar, el Duodécimo Ejército no puede continuar el ataque a Berlín. En tercer lugar, el grueso del Noveno Ejército está rodeado. Cuarto, el Cuerpo de Holste a la defensiva».
El SS-Brigadeführer Wilhelm Mohnke, comandante del distrito gubernamental del centro de Berlín, informó a Hitler durante la mañana del 30 de abril de que podría aguantar menos de dos días. Esa misma mañana, Weidling informó a Hitler de que los defensores probablemente agotarían sus municiones esa noche y volvió a pedirle permiso para salir. Weidling recibió finalmente el permiso hacia las 13:00 horas. Hitler se disparó en el Führerbunker esa tarde y Braun tomó cianuro. De acuerdo con las instrucciones de Hitler, los cuerpos fueron quemados en el jardín detrás de la Cancillería del Reich. Goebbels se convirtió en el nuevo Jefe de Gobierno y Canciller de Alemania (Reichskanzler) de acuerdo con la última voluntad de Hitler. El Reichskanzler Goebbels y Bormann enviaron un mensaje de radio a Dönitz a las 03:15, informándole de la muerte de Hitler, y Dönitz fue nombrado nuevo Presidente de Alemania (Reichspräsident) de acuerdo con los últimos deseos de Hitler.
Krebs habló con el general Vasily Chuikov, comandante del 8º Ejército de Guardias soviético, alrededor de las 04:00 del 1 de mayo, y Chuikov exigió la rendición incondicional de las fuerzas alemanas restantes. Krebs no tenía autoridad para rendirse, así que volvió al búnker. A última hora de la tarde, Goebbels hizo envenenar a sus hijos, y él y su esposa abandonaron el búnker alrededor de las 20:30. Hay varios relatos diferentes sobre lo que siguió. Según uno de ellos, Goebbels disparó a su esposa y luego a sí mismo. Según otro relato, cada uno de ellos mordió una ampolla de cianuro y recibió un golpe de gracia inmediatamente después. El ayudante de las SS de Goebbels, Günther Schwägermann, testificó en 1948 que la pareja subió delante de él las escaleras y salió al jardín de la Cancillería. Esperó en el hueco de la escalera y escuchó los disparos, luego subió el resto de las escaleras y vio los cuerpos sin vida de la pareja en el exterior. Entonces siguió la orden de Joseph Goebbels e hizo que un soldado de las SS disparara varias veces al cuerpo de Goebbels, que no se movió. A continuación, los cuerpos fueron rociados con gasolina y prendidos fuego, pero los restos sólo se quemaron parcialmente y no se enterraron.
Weidling había dado la orden de que los supervivientes salieran hacia el noroeste, y el plan se puso en marcha alrededor de las 23:00 horas. El primer grupo de la Cancillería del Reich estaba dirigido por Mohnke; intentaron sin éxito atravesar los anillos soviéticos y fueron capturados al día siguiente. Mohnke fue interrogado por el SMERSH, al igual que otros capturados del Führerbunker. El tercer intento de fuga desde la Cancillería del Reich se produjo alrededor de la 01:00 horas del 2 de mayo, y Bormann consiguió cruzar el Spree. Arthur Axmann siguió la misma ruta e informó de que había visto el cuerpo de Bormann a poca distancia del puente de Weidendammer.
A la 01:00, las fuerzas soviéticas captaron un mensaje de radio del LVI Cuerpo Panzer en el que se solicitaba un alto el fuego. En el Führerbunker, los generales Krebs y Burgdorf se suicidaron de un disparo en la cabeza. Los últimos defensores en la zona del complejo del búnker eran voluntarios franceses de las SS de la 33ª División de Granaderos de las SS Charlemagne (1ª francesa), y permanecieron hasta la madrugada. Las fuerzas soviéticas capturaron entonces la Cancillería del Reich. El general Weidling se rindió con su personal a las 6:00, y su encuentro con Chuikov terminó a las 8:23. Johannes Hentschel, el maestro electromecánico del complejo de búnkeres, se quedó después de que todos los demás se hubieran marchado o se hubieran suicidado, ya que el hospital de campaña de la Cancillería del Reich necesitaba energía y agua. Se rindió al Ejército Rojo cuando éste entró en el complejo de búnkeres a las 9:00 horas del 2 de mayo. Los cuerpos de los seis hijos de Goebbels fueron descubiertos el 3 de mayo. Fueron encontrados en sus camas en el Vorbunker con la clara marca del cianuro mostrada en sus rostros.