1945年8月15日，日本宣布无条件投降，第二次世界大战到此结束。
1946年5月16日，空军第八飞行大队33中队队长通知他说，本月20日要飞往日本东京，担任一次重要的运输任务。5月18日接到命令，全机组人员从大场机场乘车前往上海江湾机场航空站，“这时我才知道，我们的任务是送我国驻日军事代表团到东京参加远东国际军事法庭对日本战犯的公审。”
5月20日上午9时，代表团团长、国民党陆军中将朱世明及其随行人员十余人来到大场机场，登上B-24重型轰炸机。机组由5人组成，钱祖伦担任正驾驶员，尹士悦担任领航员。
后来尹士悦得知，有记者问朱世明，为何不坐客机而坐军用轰炸机?朱回答说，我们是以战胜国的姿态去的，我们乘坐的B-24轰炸机，除不携带炸弹外，机关炮是不能拆卸的，以显示国威军威。
经过6小时的飞行后，轰炸机平稳地降落在东京西南郊的厚木机场。这是美军登陆时修建的机场，设施十分简陋，跑道是用漏孔钢板铺设而成，飞机起降时钢板发出哗啦的响声，震耳欲聋。
5月23日，机组5人随着中国驻日军事代表团人员一起，去远东国际军事法庭参加庭审。法庭设在原日本陆军省，即日本陆军士官学校，亦即东条英机发号施令之处。法庭布置如同剧院，法官席与战犯席遥遥相对，大厅中央设有辩护律师席，听审席在两侧，座位并不多，但都配有耳机可以选择不同语种的同声传译。
开庭时，我国法官梅汝敖坐在法官席位中央，与他同坐一排的还有美国、苏联、英国、加拿大、印度、澳大利亚等国的法官。28名战犯由美军宪兵押进法庭，他们并没有戴刑具，依次入座。土肥原、南次郎、东条英机等人在最前排，重光葵、松井石根、本庄繁、冈村宁次、广田弘毅、板垣等人坐在后排。重光葵的腿有病，拄着拐杖。
当天的旁听只有两个多小时，尹士悦顾不得听内容，他就只在看那些战犯。尹士悦注意到，坐在前排中间的东条英机中等身材，面容黄瘦，戴着一副眼镜，留着一撮小胡须，头戴耳机仔细听审，还不时地做笔记。而南次郎留着长胡须，闭目养神，故作镇静，摆出一副满不在意的样子。
“看着这些战犯个个犹如丧家之犬，恐怕连他们自己也万万没想到，当年逞凶作恶、不可一世的自己落得如此可耻的下场。”尹士悦说。
飞越广岛长崎原子弹爆炸后广岛变焦黑废墟
几天后，尹士悦所在的机组回国。当时大家都想看看广岛和长崎被原子弹轰炸的情况。经请示上司同意，尹士悦根据返航路程和飞机的耗油量，选定的回国航线是：东京-广岛-长崎-南京。
1945年8月6日早，为了报复日本偷袭珍珠港的行为，同时也是迫使日本迅速投降，美军派遣一架B-29轰炸机飞临日本广岛市区上空，投下一颗代号为“小男孩”的原子弹。广岛市的建筑化为废墟，三分之一的人当日死亡。8月9日，美军又出动B-29轰炸机，将代号为“胖子”的原子弹投到日本长崎市。长崎市多半建筑物被毁，伤亡8.6万人。
6月2日上午9时，B-24轰炸机从日本厚木机场起飞，按预定的航线先向广岛飞去。来到广岛上空，看到整个城市被原子弹轰炸后已经面目全非，留下的是一片片焦黑的废墟，只有三条河流依旧穿过城市流向大海。据说原先广岛大部分都是木制建筑，被炸后这里成了火海，所有建筑就这样变成了一堆堆焦炭。离开广岛后他们又飞到长崎。长崎市一部分在山沟里，一部分在海边。在山窝里的那部分因为有山的阻挡，所以受原子弹冲击波的影响较海边那部分稍小，而且长崎市钢筋水泥建筑物很多，遭受破坏的程度较广岛稍稍轻一点。
