日本面臨戰敗之時，廣田曾與蘇聯駐日大使馬立克秘密會談，力圖爭取對日本有利的投降條件，但未能成功。1945年12月，廣田弘毅被駐日盟軍逮捕。
1946年3月，遠東國際軍事法庭確定廣田弘毅為甲級戰犯。法庭認為，廣田弘毅在相當長的時期內，主持日本外交或參與日本外交決策，他對於日本侵略中國、日本與德國和義大利建立法西斯同盟及挑起太平洋戰爭負有直接的重大責任。針對辯護方提出的戰爭的責任在軍部以及廣田始終主張通過外交談判解決紛爭的辯辭，法庭的判決書指出，廣田在日本政府內是一個極有能力的人物和強有力的指導者，“在他所任職的整個時期中，他對於軍部及各屆內閣所採用所實行的侵略計畫，有時是設計者，有時是支持者”，“當從事談判的時候，對於犧牲日本鄰國所得來的或欲得的利益以及所期待的利益，是絕對不願放棄的；如果不能用外交談判滿足日本的要求時，一向就贊成行使武力”。
判決書還指出，在發生南京大屠殺暴行的時候，身為外相的廣田明知每天都進行著成千上萬的殺人、強姦及其他暴行，但“沒有在內閣會議上主張立即採取措施以停止暴行，以及他未採取其他任何可能的措施來停止暴行，這是他對本身義務的怠忽……他的怠忽已構成犯罪”。因此，法庭判定廣田犯有“破壞和平罪”和“違反戰爭法規慣例及違反人道罪”，並判處其絞刑。1948年12月23日，廣田弘毅在巢鴨監獄內被處以絞刑。