柳芭问她：“有没有一些身份证明能够证实你是日本人呢？如果能够证明你是日本人的话，你就可以被无罪释放，回到日本了。”
柳芭赶到北平李香兰父母家中，父亲山口文雄和母亲石桥爱子已经找到了李香兰日本身份的证明，身份证明被顺利地送到李香兰手中。
1946年2月，李香兰再一次站在法庭时，出示了证明自己真正身份的文件，法官最终宣布她无罪释放。
“审理到此终结，解除汉奸（罪名）。但是，李香兰也并不是一点问题都没有。本庭负责审判的宗旨，在于制裁那些身为中国人而背叛中国的汉奸罪……然而，在理论上和道义上你是存在问题的。你以中国人的艺名演的那些电影，在法律上虽不适用于汉奸审判，但本法庭却认为是件很遗憾的行为。”
这个判决结果让法庭上旁听的人们愤怒了，李香兰流泪唱起了歌，向旁听席、也是向中国人民深鞠一躬，对自己前半生的欺骗和罪行作了深深的忏悔。
1946年3月31日，26岁的李香兰含泪挥别上海，登上了“云仙丸”号回日本。船上播放着她的《夜来香》：“那南风吹来清凉，那夜莺啼声凄怆……”
当她走下“云仙丸”号，面对岸上等着采访她的新闻记者，她说：“李香兰已经死了，今后我是‘山口淑子’。”
李香兰在日本继续演艺事业，给自己起了个“香兰山口”的名字。她自称这个名字是“中日混合物”，是日本和中国的“精神混血儿”。
李香兰在50年代的演艺事业很红火，演出好莱坞电影和百老汇歌剧，还在香港拍了《金瓶梅》《一夜风流》《神秘美人》以及邵氏与日本合作的《白蛇传》等影片，其中的插曲都由她亲自演唱并灌成唱片。
1951年，李香兰嫁给了美籍雕刻艺术家野口勇，1956年离婚。他们之间既没有第三者，也没有经济问题，而是因为工作太忙，生活在一起的时间不足一年。
1958年，李香兰与外交官大鹰弘坠入爱河。婚后冠丈夫姓，成为大鹰淑子，并退出演艺界当起了外交官夫人。
1969年，50岁的李香兰当起了富士电视台的节目主持人，前往越南、柬埔寨、中东等战争前线，采访过阿拉法特、曼德拉等风云人物。
