31 stycznia 1945 roku do miasta, stanowiącego strategiczną „bramę do Berlina”, dotarły wojska radzieckie. Do 19 lutego ewakuowano na zachód całą ludność Kostrzyna, miasto zaś zamieniono w twierdzę. Obroną dowodził Heinz Reinefarth. Ciężkie walki o jej zdobycie połączone ze zmasowanym radzieckim ostrzałem artyleryjskim trwały do 12 marca, kiedy to zdobyto ostatni punkt oporu – Stare Miasto. W walkach z armią niemiecką uczestniczyła 5 Armia Uderzeniowa i 8 Gwardyjska Armia, w wyniku działań bojowych Kostrzyn uległ niemal całkowitej zagładzie – zniszczono 95% miasta, 8278 domów, a także ratusz. left|thumb|Herb Kostrzyna nad Odrą obowiązujący od 1945 roku do lat 90 XX wieku thumb|Zdjęcie lotnicze z 18 marca 1945 W wyniku ustaleń poczdamskich Odra stała się polsko-niemiecką rzeką graniczną, dzieląc miasto. Długie Przedmieście i Kietz pozostały w Niemczech na terenie radzieckiej strefy okupacyjnej, Stare i Nowe Miasto włączono do Polski. Konsekwencją zmiany granic stały się przymusowe przemieszczenia ludności polskiej ze wschodu na zachód, a niemieckiej za Odrę. 1,5 tys. ludności niemieckiej, która po wojnie zamieszkiwała północne krańce miasta, musiało opuścić miasto. Początkowo po drugiej wojnie światowej w 1945 miasto znalazło się w okręgu administracyjnym wrocławskim, poprzedniku województwa dolnośląskiego.