Ngay từ đêm 8/3, quân Nhật Bản đã được phái đến canh giữ nghiêm ngặt nhà của các quan lớn trong triều Nguyễn. Họ giữ các quan này ở trong nhà để chờ lệnh từ chỉ huy Nhật. Theo lời kể của đại thần Phạm Quỳnh, quân Nhật đi tìm tất cả các quan trong Viện Cơ mật và giam họ lại một chỗ. Đến sáng 9/3, khi đã đưa được Bảo Đại về kinh đô, quan Nhật là Yokoyama đưa cho họ 2 văn bản đã viết sẵn: Bản tuyên bố hủy bỏ các hiệp ước nhà Nguyễn đã ký với Pháp và Bản tuyên bố giải tán Viện Cơ mật, tất cả nhằm dọn đường cho việc thành lập nội các Đế quốc Việt Nam. Yokoyama nói thẳng "tôi cho các vị 15 phút để suy nghĩ". Trong hoàn cảnh đó, các quan nhà Nguyễn không muốn ký cũng không được[11].

Nội các mới được thành lập vào ngày 17 tháng 4 với Trần Trọng Kim là Nội các Tổng trưởng. Ngay buổi đầu ông Trần Trọng Kim trình danh sách nội các với Bảo Đại đã có sự hiện diện của viên Cố vấn tối cao Nhật Bản tại Huế là Masayuki Yokoyama[10]. Sau khi vua Bảo Đại chấp thuận nội các, Cố vấn Nhật xem danh sách nội các rồi nói "Tôi chúc mừng cụ đã chọn được người rất đứng đắn" [19]. Đây là chính phủ kiểu hiện đại đầu tiên ở nước Việt Nam (không kể các triều đại phong kiến và chính phủ bảo hộ của Pháp trước đó) và Trần Trọng Kim là người đầu tiên có chức danh Thủ tướng ở Việt Nam. Với nội các tập hợp được những trí thức có tiếng lúc bấy giờ, thành phần nội các ra mắt ngày 19 tháng 4, trong đó có:

1. Bác sĩ Trần Đình Nam - Bộ trưởng Bộ Nội vụ
2. Luật sư Trịnh Đình Thảo - Bộ trưởng Bộ Tư pháp.
3. Kỹ sư Lưu Văn Lang - Bộ trưởng Công chính
4. Bác sĩ Hồ Tá Khanh - Bộ trưởng Bộ Kinh tế
5. Luật sư Phan Anh - Bộ trưởng Bộ Thanh niên
6. Thạc sĩ Hoàng Xuân Hãn - Bộ trưởng Giáo dục và Mỹ nghệ

Cựu Tổng đốc tỉnh Thái Bình là Phan Kế Toại được bổ làm Khâm sai Bắc Kỳ còn Nguyễn Văn Sâm làm Khâm sai Nam Kỳ đại diện cho triều đình Huế ở ngoài Bắc và trong Nam. Tại Hà Nội, Phan Kế Toại tiếp thu phủ Thống sứ và Trần Văn Lai nhậm chức ở tòa Đô chính trước đám đông dân chúng đến chứng kiến việc thu hồi độc lập trên danh nghĩa[24].

Đế quốc Việt Nam không thành lập Bộ quốc phòng để tránh bị Nhật Bản lôi kéo tham gia chiến tranh thế giới thứ hai với tư cách đồng minh của Nhật Bản[25].

Suốt từ ngày 9/3/1945, từ vua Bảo Đại cho tới các tuyên cáo của nội các Đế quốc Việt Nam, rồi cả báo chí, bao giờ cũng có câu "Đại Đông Á vạn tuế" [26]. Bản thân khẩu hiệu "Đại Đông Á" vốn do Nhật tạo ra, và 5 nguyên tắc của nó cho thấy rõ mục đích: Nhật Bản muốn lôi kéo các nước châu Á mà họ đã thôn tính được, bắt các nước này đóng góp nhân lực, của cải để Nhật tiến hành chiến tranh chống Anh - Mỹ, cũng như triệt tiêu ý định chống Nhật tại các nước này[27].

Mới ra mắt được 4 tháng, ngày 5/8/1945, hàng loạt thành viên nội các Trần Trọng Kim xin từ chức: 3 Bộ trưởng xin từ nhiệm, Bộ trưởng Vũ Ngọc Anh qua đời vì trúng bom do máy bay Mỹ ném. Các Bộ trưởng khác tuyên bố bất lực, bởi không thể làm được việc gì nếu không được Cố vấn tối cao Nhật đồng ý, trong khi vua Bảo Đại chỉ lo ăn chơi, săn bắn mà không quan tâm đến chính trị. Trần Trọng Kim cố gắng liên hệ nhưng các nhân vật cấp tiến đều khước từ cộng tác, đến đầu tháng 8 chính Trần Trọng Kim cũng nói mình bị "tăng huyết áp" và không ra khỏi nhà[2].

Dù rằng thành viên trong nội các Trần Trọng Kim đều là trí thức và thanh liêm, muốn giúp nước nhưng trước sự khống chế của Nhật Bản đều thấy bị cô lập, bất lực và tan rã dần. Sau Cách mạng tháng Tám, phân nửa thành viên nội các Trần Trọng Kim đã đi theo Chính phủ kháng chiến của Việt Minh. Luật sư Phan Anh, người sớm nhận ra sự thật, sau này viết[28]:

“Chúng tôi đã lầm rất lớn. Chúng tôi đã tưởng lợi dụng được một đế quốc chống một đế quốc khác, tranh thủ quyền lợi về ta, nhưng trái lại bọn Nhật đã lợi dụng chúng tôi, ít nhất cũng là về danh nghĩa. Đó là một bài học đau đớn!”