第17巡洋艦隊は8月23日に第38.3任務群から分離した。海上での59日間を経た8月27日、部隊は第3艦隊の一部として相模湾に入る。ウィルクスバリの6インチ砲は横須賀海軍基地の占領をカバーした。降伏式典の翌日である9月3日、ウィルクスバリは東京湾に入港した。就役からすでに103,000カイリの距離を航海していた。

第35.7.2任務ユニットの武装解除グループ旗艦としてウィルクスバリは9月9日に東京湾を出航し、館山湾に移動、その日の午後遅くに投錨した。10日、同湾の小型潜航艇、特攻艇基地の占領を支援し、その後東京湾に戻る。

ウィルクスバリは占領任務に従事した。9月12日から14日まで相模湾の小網代港に停泊し、三浦半島の油壺および久里浜の小型潜航艇基地の武装解除を行う。その後14日に東京湾で給油および補給のため停泊し、続いて女川湾に移動、15日から17日まで停泊する。ウィルクスバリは別の武装解除任務に従事し、勝浦湾で占領支援任務を行った後、9月24日に東京湾に戻った。

9月24日から10月4日までウィルクスバリは富士山の見える位置に停泊し、その後10月24日から28日まで砲撃訓練を行う。11月5日に第5艦隊から分離され、9日に韓国へ向かう。ウィルクスバリは13日に仁川に到着した。

16日、ウィルクスバリは駆逐艦ハート (USS Hart, DD-594) 、ベル (USS Bell, DD-587) と共に青島に移動する。占領任務のため19日まで停泊したが、その後大沽炮台および秦皇島を2度訪れた。ウィルクスバリはその年の残りを青島で過ごした。

1946年1月13日にウィルクスバリは帰国の途に就く。真珠湾を経由して1月31日にカリフォルニア州サンペドロに到着した。その後3月4日に東海岸に向けて出航した。3月12日から14日にかけてパナマ運河を通過し、18日にフィラデルフィアに到着、その年の春から夏まで同地で過ごした。10月20日にメキシコ湾に向けて出航、海軍記念日の10月27日に記念式典に参加するためニューオーリンズに到着した。

ニューオーリンズからウィルクスバリはグアンタナモ湾に向かい、姉妹艦のデイトン (USS Dayton, CL-105) 、プロビデンス (USS Providence, CL-82) と共に回復訓練を行う。12月13日にバージニア州ノーフォークに帰還、その後ウィルクスバリは1947年2月17日にイギリスとノルウェーへの親善訪問に向かう。2月27日にプリマスに到着、3月から4月にかけてイギリスの海域で活動し、その間にノルウェーのベルゲンを訪問した。ウィルクスバリは帰国すると、オーバーホールが行われ、作業が完了すると予備役艦隊入りした。

ウィルクスバリは1947年10月9日に退役しフィラデルフィアで予備役として保管された。1971年1月15日に除籍されたが、ウィルクスバリはアメリカ海軍籍にあった最後の軽巡洋艦であった。船体はその後水中爆破試験に使用され、1972年5月12日に2つに分離した。ウィルクスバリの船体後方部分はそのまま沈み、前方部分は翌13日に沈んだ。ウィルクスバリは現在も人工岩礁としてフロリダ・キーズの沖合145フィートの海底で眠っている。

ウィルクスバリは第二次世界大戦の戦功で4個の従軍星章を受章した。

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