日本面临战败之时，广田曾与苏联驻日大使马立克秘密会谈，力图争取对日本有利的投降条件，但未能成功。1945年12月，广田弘毅被驻日盟军逮捕。
1946年3月，远东国际军事法庭确定广田弘毅为甲级战犯。法庭认为，广田弘毅在相当长的时期内，主持日本外交或参与日本外交决策，他对于日本侵略中国、日本与德国和意大利建立法西斯同盟及挑起太平洋战争负有直接的重大责任。针对辩护方提出的战争的责任在军部以及广田始终主张通过外交谈判解决纷争的辩辞，法庭的判决书指出，广田在日本政府内是一个极有能力的人物和强有力的指导者，“在他所任职的整个时期中，他对于军部及各届内阁所采用所实行的侵略计划，有时是设计者，有时是支持者”，“当从事谈判的时候，对于牺牲日本邻国所得来的或欲得的利益以及所期待的利益，是绝对不愿放弃的；如果不能用外交谈判满足日本的要求时，一向就赞成行使武力”。
判决书还指出，在发生南京大屠杀暴行的时候，身为外相的广田明知每天都进行着成千上万的杀人、强奸及其他暴行，但“没有在内阁会议上主张立即采取措施以停止暴行，以及他未采取其他任何可能的措施来停止暴行，这是他对本身义务的怠忽……他的怠忽已构成犯罪”。因此，法庭判定广田犯有“破坏和平罪”和“违反战争法规惯例及违反人道罪”，并判处其绞刑。1948年12月23日，广田弘毅在巢鸭监狱内被处以绞刑。