Puna-armeijan tappiot saivat Neuvostoliiton näyttämään heikolta. Stalin päätti lopettaa sodan voimalla. Vuoden 1940 alussa Stalin vaihtoi puna-armeijan johtajan ja lähetti rintamalle lisää miehiä, aseita, tykkejä ja panssarivaunuja. Helmikuussa 1940 puna-armeija aloitti suuren hyökkäyksen koko rintamalla. Suomen armeijalla ei ollut tarpeeksi aseita ja miehiä suuren hyökkäyksen pysäyttämiseen. Suomalaiset joutuivat perääntymään, ja rintama oli hajoamassa.
Samaan aikaan Iso-Britannia ja Ranska tarjoutuivat auttamaan Suomea. Ne lupasivat lähettää Suomeen sotilaita ja aseita Ruotsin kautta. Ruotsi kuitenkin vastusti suunnitelmaa. Lisäksi selvisi, että suurin osa sotilaista olisi jäänyt Ruotsiin ja Norjaan. Lopulta Suomen hallitus ei pyytänyt apua, vaan aloitti rauhanneuvottelut Neuvostoliiton kanssa. Stalin oli valmis neuvottelemaan rauhasta, koska hän ei halunnut joutua sotaan Ison-Britannian ja Ranskan kanssa. Lisäksi Stalin ymmärsi, että koko Suomen valloittaminen vaatisi suuria uhrauksia Neuvostoliitolta.
Maaliskuussa 1940 solmittiin Moskovan rauha. Sen mukaan Suomi joutui luovuttamaan Neuvostoliitolle paljon alueita, esimerkiksi Karjalan Kannaksen ja saaria Suomenlahdelta. Lisäksi Suomen piti vuokrata Neuvostoliitolle sotilastukikohta Hangosta. Vaikka rauhanehdot olivat raskaat, Suomi onnistui säilyttämään itsenäisyytensä.
Keväällä 1940 suomalaiset olivat surullisia ja katkeria. Luovutetuilla alueilla asui yli 400 000 ihmistä, jotka menettivät sodan seurauksena kotinsa. Heidät evakuoitiin eli siirrettiin asumaan muualle Suomeen. Näistä ihmisistä käytettiin nimeä evakko. Monet suomalaiset ajattelivat, että rauha olisi vain väliaikainen. Toinen maailmansota oli yhä käynnissä ja tulevaisuus näytti epävarmalta. Moskovan rauhasta alettiin käyttää Suomessa jo tuolloin nimeä välirauha.