民国二十年（1931年）9月18日，日本关东军发动了蓄谋已久的“九·一八”事变,并很快占领了全东北，为日本实现分裂中国、建立傀儡政权奠定了军事基础。溥仪于同年11月在日本驻屯军司令官土肥原贤二的帮助下从天津潜赴旅顺，不久到奉天。民国二十一年（大同元年、1932年）3月1日，日本扶持溥仪在东北地区建立伪满洲国。9月与日本签订了《日满议定书》，日本政府正式承认伪满洲国，而伪满洲国承认日本在满洲的特殊利益。
溥仪戎装照
傀儡皇帝
伪满洲国”时期的溥仪
民国二十三年（康德元年、1934年）3月1日，溥仪在“新京”南郊杏花村举行登基典礼，改国号“满洲国”为“大满洲帝国”，改称“皇帝”，改元“康德”。还兼任伪“满洲帝国”陆海空军大元帅、“满洲帝国”协和会名誉总裁。 日本关东军司令官率日本200多名官员出席仪式，并与出任“满洲帝国”总理大臣的郑孝胥换文，表示当场予以承认。溥仪作为当时亚洲一个政治人物两次登上《时代》周刊，特别是该周刊有关“解决远东危机的四个人”的画像中。
民国二十四年（康德二年、1935年）4月6日，溥仪首次访问日本东京都。民国二十九年（康德七年、1940年）6月26日，溥仪第二次访问日本东京都，日本昭和天皇裕仁亲自迎接。据美国《历史》杂志报道，民国二十九年（康德七年、1940年），溥仪秘密联系萨尔瓦多外交代表团人员，希望能逃亡萨尔瓦多，摆脱日本人控制。萨尔瓦多外交代表团人员返国后，将溥仪的意愿报告给萨尔瓦多总统马丁内斯。正好马丁内斯是一个神秘主义者，他认为溥仪前往萨尔瓦多是上天的安排，便不顾与日本关系恶化的危险，毫不犹豫地答应了溥仪的请求。马丁内斯认为和溥仪都是蚂蚁转世，他曾对萨尔瓦多外交代表团人员说：“杀死一只蚂蚁，比杀死一个人罪行严重得多！”
民国三十年（康德八年、1941年）10月，又有萨尔瓦多外交代表团人员到达新京特别市（今吉林省长春市），溥仪把逃亡萨尔瓦多的计划告诉了一名伪满洲国禁卫队军官，打算让伪满洲国禁卫队护送自己前往萨尔瓦多大使馆，然后再装扮成大使馆职员逃离伪满洲国。没想到的是，伪满洲国禁卫队早被日本关东军收买，那名禁卫队军官向日本关东军告密，溥仪逃亡计划完全失败。日本陆军参谋本部立即派出宪兵队，将萨尔瓦多外交代表团人员驱逐，关闭萨尔瓦多驻伪满洲国大使馆和数间萨尔瓦多驻伪满洲国贸易公司以作惩罚，从此萨尔瓦多中断与日本的外交结盟关系。日本关东军人员前往伪满洲国宫内府向溥仪提出威胁性交涉和斥责。
被苏军俘虏的溥仪
民国三十四年（康德十二年、1945年）8月8日，苏联对日宣战并进攻伪满洲国，伪满洲国政权覆灭。 8月11日溥仪和随身官员及家属乘火车南逃，13日到达通化县大栗子沟。8月15日，日本投降，溥仪颁布《退位诏书》。 8月19日，溥仪在沈阳东塔机场候机，准备前往日本，与日本关东军的将兵们于奉天机场的候厅室被苏联红军空降逮捕，留在通辽至8月20日。 8月21日，溥仪被1架杜格拉斯载到苏联赤塔一号军用机场，被囚于莫洛可夫卡30号特别监狱直到11月初。后被拘押在伯力45号特别监狱直至民国三十五年（1946年）春。