На следующий день после начала наступления 3-го Белорусского фронта — 17 октября — двинулась вперед 39-я армия. Однако выдержать заданный темп не удалось. Прусские укрепления оказались мощнее, а готовность противника оказать ожесточенное сопротивление — выше, чем это было под Витебском и в Литве. В течение двух с половиной месяцев, до середины января 1945 года, в войсках велась напряженная подготовка, солдаты и командиры учились преодолевать укрепления и сражаться ночью. 39-й армии, усиленной танковой бригадой и несколькими полками САУ, предстояло наступать на Пилькаллен и Тильзит.
Начавшееся 13 января 1945 года наступление с первых минут пошло не по плану: в полном тумане, несогласованно началась артподготовка, что вызвало резкую реакцию Черняховского, а погодные условия не позволили применить авиацию. Проанализировав сложившуюся обстановку, Людников предложил командующему фронтом использовать положение 94-го корпуса, глубже других углубившегося в немецкую оборону, и нанести удар на второстепенном направлении южнее Пилькаллена, поставив под угрозу окружения всю инстербургскую группировку гитлеровцев. Получив согласие Черняховского, 17 января 39-я армия Людникова прорвала немецкую оборону и через два дня овладела городом Тильзит.
В конце января Людников в расположении своей армии последний раз встретился с Черняховским и получил от него задачу на взятие Кёнигсберга — одной из сильнейших немецких крепостей. 18 февраля генерал армии И. Д. Черняховский был смертельно ранен осколком снаряда, командование фронтом принял маршал Советского Союза А. М. Василевский.
Преодолев сильную линию укреплений на реке Дайме, 39-я армия прорвалась на Земландский полуостров, а отдельные ее соединения вышли к побережью Балтийского моря. Части Людникова пресекли все попытки противника вырваться из окруженного Кёнигсберга и ликвидировали коридор, связывавший его с портом Пиллау. 6 апреля войска 3-го Белорусского фронта приступили к штурму Кёнигсберга. Ожесточение битвы возрастало с каждым днем. Людников и его подчиненные сполна испытали всю тяжесть этого сражения и горечь потерь. 7 апреля немцы 35 раз контратаковали наши части, из них 18 раз — позиции 39-й армии. 9 апреля Кёнигсберг был взят, а его почти стотысячный гарнизон капитулировал. Однако на участке армии Людникова на полуострове Земланд бои еще продолжались.
Во избежание ненужного кровопролития, 11 апреля А. М. Василевский обратился к продолжавшим сопротивляться немецким частям с предложением о сдаче в течение суток. Не получив ответа, советские войска открыли огонь на полное уничтожение противника. Наступил день 16 апреля, один из самых радостных в жизни Ивана Ильича Людникова. Вслушиваясь в тишину, нависшую над приморским простором, расстилавшимся впереди зеленью негустых перелесков и солнечными бликами моря вдали, он и находившиеся рядом офицеры штаба еще не понимали, что происходит. Поздним вечером того же дня части Людникова коротким штурмом подавили последний очаг сопротивления в местечке Фишхаузен. Так для него и его однополчан закончилась Великая Отечественная война.
Пятого мая 1945 года И. И. Людникову было присвоено звание генерал-полковника. Еще не отгремели импровизированные солдатские салюты в честь Победы над Германией, не закончились торжества в частях, а командарм Людников уже получил приказ о передислокации 39-й армии на Дальний Восток, на территорию Монгольской Народной Республики. Закончилась Великая Отечественная война, но ставить точку во Второй мировой было еще рано.
На Дальнем Востоке у границ СССР держала более чем миллионную Квантунскую армию Япония, которая отвергла требование США, Англии и Китая о капитуляции. Действуя в соответствии с решением Ялтинской конференции, 9 августа 1945 года СССР объявил Японии войну. Помимо выполнения союзнических обязательств, у нашей страны имелись в этом регионе и собственные интересы, главными среди которых являлись: разгром Квантунской армии, лишение Японии военно-экономической базы на материке, служившей плацдармом агрессии против СССР; возвращение отторгнутых Японией Южного Сахалина и Курильских островов; завершение Второй мировой войны.
Следует отметить, что выбор Ставкой Верховного главнокомандования соединений для участия в военных действиях против Японии был далеко не случайным. Главным явилось то, что все прибывшие армии имели опыт прорыва укрепленных рубежей. Кроме того, некоторые из них окончили боевые действия на несколько недель раньше войск, освобождавших Польшу, штурмовавших Берлин и сражавшихся на территории Германии, вывод которых был на тот момент нецелесообразен.
Армии Людникова предстояло сокрушить Халун-Аршанский укрепленный район, прикрывавший путь в Центральную Маньчжурию (область на северо-востоке Китая, которая контролировалась Японией, создавшей здесь государство Маньчжоу-Го). Для безусловного выполнения поставленной задачи, притом в короткие сроки, армии были приданы бронетанковые соединения — всего 262 танка и 133 САУ. С таким усилением армия могла самостоятельно решать практически любые оперативные задачи. Проделав путь с запада на восток через всю страну, армия Людникова выгрузилась в Монголии в городе Баин-Тумень (ныне Чойболсан) посреди голой степи. Предстояло в два этапа совершить почти 500-километровый марш к границе с Маньчжурией по безводной пустыне, в жару, при отсутствии дорог. Передвигаться и воевать в таких условиях ни Людникову, ни его подчиненным еще не приходилось. Снабжение водой людей и техники на всем пути следования стало важнейшей задачей. Пришлось рыть колодцы, установить нормы расхода воды, организовать ее хранение. Всех командиров спешно учили определять направление по солнцу и звездам.
Девятого августа Советский Союз вступил в войну с Японией. В этот день советские войска перешли в наступление. 39-я армия не вела в Маньчжурии крупных сражений, в основном это были отдельные скоротечные бои. Как сообщил Людникову плененный генерал Гоулин, японское командование не ожидало удара Красной армии большими силами со стороны Монголии. В этих обстоятельствах, как вспоминал Людников, «истинным подвигом всех воинов нашей армии был переход через Большой Хинган». Никогда ранее такое количество войск не преодолевало этот горный хребет. Пришлось вытерпеть 35-градусную жару, которую сменили муссонные дожди, отражая при этом наскоки японских отрядов и уничтожая очаги сопротивления.
Перейдя через Большой Хинган, 39-я армия прорвала два укрепленных района и оказалась в глубоком тылу Квантунской армии. 17 августа ее командование передало по радио своим войскам приказ о прекращении военных действий. Личный состав частей и соединений начал массово сдаваться в плен. При этом доходило до курьезов. От одного из передовых отрядов Людников получил такое донесение: «В городе Сыпингай японская пехотная дивизия ждет, чтобы ее кто-либо взял в плен. Нам некогда ею заниматься, мы пошли вперед. Полковник Коваленко». Вскоре десятитысячная дивизия была без единого выстрела пленена и захвачены богатые трофеи.
Прорыв 39-й армии и соседних соединений, наступавших с северо-запада, во многом способствовал быстрой победе советских войск. Война на Дальнем Востоке продолжалась недолго и завершилась полным разгромом Квантунской армии и ее капитуляцией. 39-я армия получила приказ занять южную Маньчжурию. Дальнейший путь был преодолен в основном по железной дороге, и 31 августа передовой отряд вышел к Желтому морю неподалеку от границы с Кореей. А вскоре 39-я армия была размещена в Порт-Артуре и городе Дальнем (ныне Далянь). 2 августа Япония подписала акт о безоговорочной капитуляции.
Вторая мировая война закончилась.
В связи с отсутствием в Порт-Артуре китайской администрации, советскому командованию пришлось взять на себя все заботы о населении и хозяйстве этого района. Людников становится первым комендантом Порт-Артура и назначается командующим Группировкой советских войск на Ляодунском полуострове. В этом городе, где все напоминало об исторических событиях, связанных с Русско-японской войной 1905 года, Людников пробыл до июня 1947 года.
Вернувшись в Москву, Людников 29 ноября 1947 года получил назначение на должность командующего 10-й гвардейской армией в Ленинградском военном округе, а 20 апреля следующего года возглавил 13-ю армию в Прикарпатском округе. С декабря 1949-го по ноябрь 1951 года он являлся заместителем главнокомандующего Группой советских войск в Германии, где его непосредственным начальником вновь оказался В. И. Чуйков. Это очень способствовало успеху общей работы. После окончания в ноябре 1952 года Высших академических курсов при Высшей военной академии им. К. Е. Ворошилова занимал посты заместителя командующего Одесским, а с сентября 1954 года — Таврическим военным округом.
С июля 1956 года Людников — главный военный советник при Министерстве обороны Болгарской Народной Республики. Его военные знания и практический опыт руководства войсками способствовали развитию болгарской армии, освоению ею современных видов вооружений, отработки взаимодействия с войсками других стран Варшавского договора.
В марте 1959 года Людников вновь вернулся к учебной работе, получил назначение на должность начальника Высших стрелково-тактических курсов усовершенствования командного состава пехоты «Выстрел», где проходили обучение и практическую подготовку представители старшего командного состава нашей армии. Воспитание и обучение командирских кадров всегда увлекало Людникова и приносило ему большое удовлетворение. С его приходом на завершающем этапе обучения слушателей стали проводиться командно-штабные учения со средствами связи. Он сам преподавал на курсах тактику, вводил новые формы обучения, расширял круг изучаемых дисциплин. Глубокие теоретические знания Людникова и боевой опыт, полученный в ходе крупных военных операций, были востребованы и в период его службы в должности начальника факультета Военной академии Генерального штаба Вооруженных сил СССР — с ноября 1963-го по июль 1968 года.