千米米，形状酷似火腿，面积约二十平方公里，岛的南部有一座尚未完全冷却的死火山，叫折钵山，海拔一百六十米，终年喷发着雾气，硫磺味弥漫全岛，故此得名。折钵山以北有一片比较宽阔平整的高地，称为中部高地，再往北，地形逐渐起伏，并有数座山峰，被称为元山地区，岛上大部分地区都覆盖着厚厚的火山灰。虽然硫磺岛岛小人少，但正处在东京与塞班岛之间，战略地位非常重要。
在一九四四年前，日军仅仅把硫磺岛作为太平洋中部与南部的航空中继基地，只部署了海军守备部队一千五百余人和飞机二十架。一九四四年马里亚纳群岛失守后，硫磺岛的重要性日趋明显，日军才开始大力加强其防御力量，三月下旬将四千余陆军部队送上岛；五月将硫磺岛的陆军部队整编为第一零九师团，由神田正种中将任师团长，并在岛上配备了一百二十毫米和一百五十五毫米岸炮、一百毫米毫米高射炮和双联装二十五毫米高射炮；七月海军第二十七航空战队也调至岛上。截止一九四五年二月，日军在岛上陆军约一万五千余人，海军约七千余人，，飞机三十余架，由栗林统一指挥。日军在岛上的中部高地和元山地区各建有一个机场，分别叫做千岛机场和元山机场，也叫一号机场和二号机场，并在二号机场以北建造第三个机场。由于美军迅速攻占了马里亚纳群岛，原计划运往马里亚纳群岛的人员、装备和物资都被就近转用于硫磺岛，尽管美军组织飞机、潜艇全力出击，企图切断硫磺岛的增援和补给，但日军以父岛为中转站，采取小艇驳运的方式，因此美军的封锁效果并不理想。
由于日军的海空军主力在菲律宾战役中遭到了毁灭性的打击，已无力为硫磺岛提供海空支援，硫磺岛的抗登陆作战是要在几乎没有海空支援的情况下进行。神田正中是出色的职业军人，曾担任过第六师团的指挥官，他意识到面对美军绝对海空优势，滩头作战难以奏效，主张凭借折钵山和元山山地的有利地形，依托坚固的工事，实施纵深防御。但海军守备部队仍坚持歼敌于滩头，最后栗林做出了折衷的方案，以纵深防御为主，滩头防御为辅，海军守备部队沿海滩构筑永备发射点和坚固支撑点，进行前沿防御；陆军主力则集中在折钵山和元山地区，实施纵深防御。
神田正中决心将硫磺岛建成坚固的要塞，以折钵山为核心阵地，以两个机场为主要防御地带，在适宜登陆的东西海滩则是以永备发射点和坚固支撑点为骨干的防御阵地，日军的防御工事多以地下坑道阵地为主，混凝土工事与天然岩洞有机结合，并有交通壕相互连接。炮兵阵地也大都建成半地下式，尽管牺牲了射界，却大大提高了在猛烈轰击下生存能力。火炮和通讯网络都受到良好保护，折钵山几乎被掏空，筑有的坑道达九层之多针对美军的作战特点，栗林在海滩纵深埋设了大量地雷，机枪、迫击炮、反坦克炮构成绵密火力网，所有武器的配置与射击目标都进行过精确计算，既能隐蔽自己，又能最大限度杀伤敌军。唯一不足的是，原计划元山地区将修筑的坑道工事有二十八公里长，由于时间不够，当美军发动进攻时只完成了百分之七十，约十八公里，而且折钵山与元山之间也没有坑道连接。
神田正中一改日军在战争初期的死拼战术，规定了近距射击、分兵机动防御、诱伏等战术，还严禁自杀冲锋，号召每一个士兵至少要杀死十个美军。神田正中的这些苦心经营，确实给美军造成了巨大的困难，使硫磺岛之战成为太平洋上最残酷、艰巨的登陆战役。
从一九四四年八月十日起，驻扎在塞班岛的美军航空兵就开始对小笠原群岛进行空袭，重点是硫磺岛的机场和为硫磺岛进行物资补给的中转地父岛的港口设施。从八月至十月，共进行过四十八次轰炸，投弹约四千吨，但收效甚微。
十一月二十四日，塞班岛的美军首次出动b－29超级空中堡垒轰炸机对日本本土实施轰炸，引起了日军极大的恐惧，并随即作出反应，三天后即十一月二十七日，硫磺岛上的日军出动了两架飞机空袭塞班岛美军b―29航空基地，击毁b―29一架，击伤十一架。随后的日子里，硫磺岛上的日军又多次组织对塞班岛美军航空基地的空袭，至一九四五年一月二日，已累计击毁b―29六架，严重威胁着美军b―29航空基地的安全。为压制硫磺岛日军飞机的袭扰，美军于一九四四年十二月八日组织了一次海空协同突击，出动飞机一百九十二架次，其中b―29重轰炸机六十二架次，b―24中型轰炸机一百零二次架次、重巡洋舰三艘、驱逐舰七艘，共投掷炸弹八百一十四吨，发射二零三毫米炮弹一千五百发、一百二十七毫米炮弹五千三百三十四发，这样猛烈的轰击，却并未彻底摧毁硫磺岛机场，仅仅起了短暂的压制作用。自这次海空协同突击后，美军在十二月间又组织了四次类似的海空联合突击。
十二月九日起，由黑尔少将指挥的第七航空队b―24轰炸机只要天气允许，几乎每天出动对硫磺岛进行轰炸，塞班岛的b―29也不时加入对硫磺岛的轰炸，至一九四五年二月初，美军共出动舰载机一千二百六十九架次，岸基航空兵一千四百七十九架次，军舰六十四艘次，总共投掷炸弹六千八百余吨，发射大口径舰炮炮弹两万余发，其中四百零六毫米炮弹二百零三发，二零三毫米炮弹六千多发，一百二十七毫米炮弹一万发。美军如此猛烈密集的火力轰击，由于日军的防御工事异常坚固，效果十分有限，对岛上两个机场也没能予以彻底摧毁，日军总能在空袭后迅速修复，而日军初步领略到了美军的火力，更加倾注全力修筑以坑道为骨干的防御工事。
一九四五年一月二十六日，完成了对吕宋岛登陆作战支援任务的第三舰队返回乌利西基地，进行休整。第三舰队司令哈尔西上将将指挥权移交给斯普鲁恩斯，第三舰队随即改称第五舰队，这是美军自一九四四年秋开始实行的新措施，为太平洋舰队配备了两套司令部指挥参谋人员，在哈尔西指挥下，番号为第三舰队；当由斯普鲁恩斯指挥时则称之为第五舰队，一般一人在前线指挥作战，另一人则在后方筹划酝酿下一次作战，这样既能充分使用兵力，又能迷惑日军。
最初，斯普鲁恩斯和尼米兹都认为攻占这样一个弹丸小岛，不会费多大力气，但看了对硫磺岛的空中侦察所拍摄的航空照片后，才知道在这个岛上极可能存在不同寻常的防御系统，史密斯中将仔细研究了航空照片后，表示这将是最难攻占的岛屿，并预计要付出两万人的伤亡。
一月二十八日当负责组织对日军本土战略轰炸的陆军航空兵第二十一航空队司令柯蒂斯李梅少将前来协商航空兵如何支援硫磺岛登陆作战时，斯普鲁恩斯就向他提出硫磺岛对于战争究竟有多少价值？李梅立即肯定地表示没有硫磺岛就无法有效地对日军本土进行战略轰炸。斯普鲁恩斯这才如释重负，决心不惜付出巨大代价攻取硫磺岛。
二月二日，尼米兹来到乌利西，视察硫磺岛作战的准备情况。斯普鲁恩斯提议为阻止日军对硫磺岛可能的增援，必须首先使用舰载航空兵对日寇本土的关东地区机场进行压制，尼米兹同意了这一计划。随后，尼米兹又前往塞班岛观看了将在硫磺岛实施登陆作战的第五两栖军的三个海军陆战队师进行的临战演习。
二月十日，斯普鲁恩斯以“印第安纳波利斯”号重巡洋舰为旗舰，第五十八特混编队司令米切尔以“邦克山”号航母为旗舰，一起率领由十二艘航母、八艘战列舰、十五艘巡洋舰、七十七艘驱逐舰组成的航母编队驶离乌利西，经马里亚纳群岛和小笠原群岛以东，直扑日军本土。这是美军自一九四儿年四月杜利特尔空袭东京以来航母编队第一次袭击日本本土。斯普鲁恩斯计划十六日抵达日本外海，以十六日、十七日两天时间对日本本土关东地区的机场进行压制性的空袭，然后再南下参加硫磺岛作战。他特别担心日军的神风特攻队的威胁，所以每艘航母上只三十架轰炸机和鱼雷机，其余全部搭载战斗机。为了尽量减少被日军发现的可能，出动多艘潜艇在编队航道前方担任侦察搜索，而塞班岛的岸基航空兵则以b―24和b―29对编队经过的海域上空进行巡逻警戒。编队自身还以多艘驱逐舰在编队前方组成搜索幕，同时以舰载机进行二十四小时不间断反潜警戒。正是由于采取了上述严密的防范措施，加上恶劣天气的掩护，美军航母编队于十六日拂晓一直到达距东京东南一百二十五海里海域，此地距最近的日本本土海岸仅六十海里，仍没被日军发现。
二月十六日清晨，布兰迪的火力支援编队到达硫磺岛海域，开始实施预先火力准备。所有战列舰、巡洋舰都被划分了地段，对已查明的目标逐一摧毁。为确保炮击的准确，有几艘战列舰甚至在距岸边仅三千米米处对目标进行直接瞄准射击。但由于天气不佳，岛上又是硝烟弥漫，预定了七百五十个目标只摧毁了十七个，炮击效果很不尽人意。日军只以部分中小口径火炮进行反击，击伤战列舰、巡洋舰各一艘，大口径火炮出于隐蔽考虑，一炮未发。
二月十七日，美军水下爆破队在十二艘登陆炮艇的掩护下探测海滩礁脉的航道，并清除水下的水雷和障碍物，神田正种以为美军登陆在即，下令大口径火炮开火，将十二艘登陆炮艇击沉九艘，击伤三艘，艇员阵亡、失踪四十四人，伤一百五十二人。美军大为震惊，岛上的日军竟然还有如此猛烈的火力，立即对这些刚暴露出的目标进行轰击。
从十六日至十八日三天里，美军除了舰炮火力外，护航航母的舰载机也全力出击，有的进行空中掩护；有的进行反潜警戒；有的观测校正弹着；有的向日军阵地投掷燃烧弹，烧掉日军阵地的伪装，使之暴露出来，以便于舰炮将其消灭。而塞班岛的轰炸机也频频前来助战，对硫磺岛进行轰炸。这三天中，硫磺岛几乎完全被美军火力轰击的硝烟所淹没，日军只得退守在坑道里无法活动。据统计，美军在登陆前共消耗炮弹、炸弹两万四千余吨，硫磺岛上平均每平方公里承受了一千二百吨，但日军凭借坚固的地下工事，损失轻微
一九四五年二月月十九日六时，特纳率领的登陆编队到达硫磺岛海域，斯普鲁恩斯和米切尔指挥的航母编队也到达硫磺岛西北海域，此时，硫磺岛出现了少有的晴朗天气，天高云薄，微风轻拂。
六时四十分，美军舰炮支援编队的七艘战列舰、四艘重巡洋舰和十三艘驱逐舰开始直接火力准备，航母编队一边担负空中掩护，一边出动舰载机参加对硫磺岛的航空火力准备。这次火力准备，时间虽短，但因为天气晴朗，目标清晰可见，效果比较理想。
登陆部队海军陆战队三个师，以陆战第四、第五师为一梯队，陆战三师为预备队，在直接火力准备的同时，第一批登陆部队八个营完成了换乘。
登陆滩头在硫磺岛的东海滩，从折钵山山脚下沿海岸向东北延伸，总长三千一百五十米，从南到北依次每四百五十米划分为一个登陆滩头，代号分别是绿一、红一、红二、黄一、黄二、蓝一、蓝二。陆战五师在南端的三个滩头登陆，穿越岛的最狭窄部，孤立或攻占岛南的折钵山，陆战四师则在北面的四个滩头登陆，攻击一号机场。
八时三十分，第一波六十八辆履带登陆车离开出发点，向滩头冲击。
八时五十九分，舰炮火力开始延伸射击。
九时正，部队准时开始登始非常顺利，日军的抵抗十分微弱，只有迫击炮和轻武器的零星射击，美军遇到的最大阻碍是岸滩上的火山灰，由于岸滩全是火山灰堆积而成，土质松软异常，履带登陆车全部陷在火山灰中，难以前进，后面的登陆艇一波接一波驶上岸，却被这些无法动弹的履带登陆车阻挡，根本无法抢滩登陆，艇上的登陆兵只好涉水上岸。见日军只有零星的轻武器射击，特纳甚至认为照此发展，只需五天就可占领全岛。但好景不长，登陆的美军才推进了二百余米，日寇等美军炮火开始延伸，栗林就下令从坑道进入阵地，根据事先早已测算好的数据，日军炮火准确覆盖了登陆滩头，一时间，美军被完全压制在滩头，伤亡惨重，前进受阻。
陆战五师因为比陆战四师晚了大约二十分钟遭到炮击，而且炮火相对比陆战四师遭受的要弱，所以先头的二十八团一营得以利用这一机会，穿越岛的最狭窄部，切断了折钵山与其他地区日军的联系，二营则随后向折钵山发起了攻击。陆战四师在日军猛烈炮火阻击下，几乎寸步难行。就在这样的危急时刻，美军的舰炮火力给了登陆部队以极其有力的支援，此次登陆，美军登陆部队每个营都配有舰炮火力控制组，能够及时召唤舰炮火力的支援，而空中的校射飞机也发挥了巨大作用，准确测定日军炮火位置引导舰炮将其消灭，可以太平洋战争历次登陆战中，舰炮火力支援从没有像硫磺岛登陆战那样有效，在舰炮火力的大力支援下，美军登陆部队艰难向前推进，全天美军共消耗一百二十七毫米以上口径舰炮炮弹将近四万发，火力支援之强，史无前例。九时三十分，，美军的坦克上岸，随即引导并掩护登陆部队攻击前进。本该发挥巨大作用的坦克，大都陷入火山灰，动弹不得，少数几辆也行动蹒跚，很快就成为日军反坦克炮的目标，被一一击毁。美军只能依靠士兵用炸药包和火焰器，一步一步向前推进，而每一步都要付出惨重的代价。
十时三十分，美军已有八个步兵营和一个坦克营上岸，正竭力扩展登陆场。
十一时，风向转为东南，风力逐渐加大，给美军的登陆带来了很不利的影响，这时各团的预备队营正在登陆，许多登陆艇被强劲的阵风吹得失去控制，甚至倾覆，再加上日军炮火的轰击，滩头上到处都是损坏的登陆艇，而后续的物资和人员仍在按计划源源不断上岸，整个海滩一片混乱。但这样混乱的场景因尘土飞扬，硝烟弥漫，海面上的军舰根本看不清楚，特纳向尼米兹报告登陆部队几乎没遇到抵抗，伤亡轻微。
十二时许，美军陆战四师二十三团才前进了四百五十米米，接着继续在火力支援下攻击前进，直到十四时，才攻到一号机场。而四师的另一个团二十五团则被日军在蓝二滩东北的一个小艇专用港边悬崖上的大量永备发射点所阻，伤亡严重，却毫无进展，为摧毁这些永备发射点，美军使用了一种新的引导舰炮射击法：先以登陆艇向目标发射曳光弹，巡洋舰再根据曳光弹的弹着射击，效果极佳，到黄昏时分，终于消除了这些火力点的威胁，但二十五团在登陆当天几乎没有进展。陆战五师情况梢好，二十八团已割裂折钵山与其他地区日军的联系，将其包围起来；二十七团在海滩上被困四十分钟之后，终于取得了突破，推进到了一号机场南端。
日落时，美军已有六个步兵团、六个炮兵营和两个坦克营共约三万人上岸，占领了宽约三千六百米，纵深从六百五十米到一千米不等的登陆场，全天有五百六十六人阵亡，一千八百多人负伤，伤亡总数约占登陆总人数的百分之八。就第一天的战况而言，还不算太糟糕，但随后的战斗将更为艰巨。
天黑后，美军害怕日军发动大规模夜袭，海面上的军舰几乎不间断地向岛上发射照明弹，将黑夜照得如同白昼，出乎意外的是，日军通常会在登陆的当天夜间发动的夜袭根本没有，除了一些小股日军的袭扰外，太平无事。这是因为栗林深知自己的实力，坚决不采取自杀性的冲锋。度过了第一个平安的夜晚后，迎接美军的将是更为残酷的战斗。
二月二十日，从凌晨开始，美军舰炮就根据登陆部队的要求进行火力准备。八时三十分，美军登陆部队发起了进攻，陆战四师在舰炮和坦克支援下，攻占了一号机场，并切断了岛南日军与元山之间的联系。机场刚刚被攻