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硫磺岛战役（英语：BattleofIwoJima，日语：硫黄岛の戦い），第二次世界大战的太平洋战争期间，日本与美国爆发的战役，从1945年2月19日持续到3月26日。
在日本偷袭珍珠港时，小笠原群岛中只有父岛有驻军；硫磺岛的地位是在开战后才逐渐提高，日军驻岛最早的原因为巩固往南太平洋的空中航线，因此由日本帝国海军派兵在岛上开设机场。第一座机场（千鸟机场）位于折钵山东北方约2公里处，有20架战斗机和1500名海军驻扎在这里。此外还有电台、气象站等辅助设施。
1944年2月，当美军收复马绍尔群岛以及1944年1月对加罗林群岛的特鲁克发动毁灭性的空中打击后，日军大本营开始重新评估情势。为抵御美军的行动，日军建立了一个环形防卫圈“绝对国防圈”，南北向的加罗林群岛至马里亚纳群岛即为其中一道岛屿防线，两群岛更北部即是硫磺岛，其次便是日本本土了。1944年3月，日军由小畑英良中将指挥的陆军第31军进驻了此防线内。1944年8月美军收复关岛，同年12月20日登陆菲律宾莱特岛。其后的莱特湾海战中美军基本消灭了日本帝国海军主力。因此美军取消原本在1945年2月底3月初登陆吕宋岛或台湾的作战计划，改为抢占硫磺岛后直接攻击冲绳及日本本土。
马绍尔群岛沦陷后，日军加强了硫磺岛的军事力量，在硫磺岛上的军事力量达到5000人，13门火炮，200挺轻重机枪，4552支步枪，12架高射炮，30挺25毫米口径2联装高射机枪，此外还有120毫米口径的火炮。硫磺岛和小笠原诸岛成为防止美军空袭日本本土的最后一道防线。因为当时日本已经丧失了制海和制空权。
1944年6月，硫磺岛上还驻有80架战斗机，但到了1944年7月仅剩下4架，美国海军到了硫磺岛目视范围内，一次全面的轰炸，炸毁了硫磺岛上所有的建筑物和仅存的4架飞机。但美军尚没有对丧失了海空支持的硫磺岛展开攻击，而日本则只余下地面部队能使用。
美军阵亡6821名士兵。日本损失23,786名士兵，1,083人被俘，22,703人阵亡。
美军获胜后将该岛建设成供战斗机和轰炸机起飞降落的机场。
硫磺岛派遣军
第51特遣队
第53特遣队
第54特遣队
第58特遣队
第56特遣队第5两栖军（总兵力61,000名）第3海军陆战师（第9、21团、第12炮兵团、第3坦克营）
第4海军陆战师（第23、24、25团、第14炮兵团、第4坦克营）
第5海军陆战师（第26、27、28团、第13炮兵团、第5坦克营）
陆军（总兵力13,586名）混成第2旅团（旅团长：千田贞季少将、旅团司令部附：厚地兼彦大佐、旅团司令部附：堀静一大佐）独立歩兵第309大队（大队长：粟津胜太郎大尉）机关枪中队（中队长：阿部武雄中尉）-阿部中队长被俘。
独立步兵第310大队（大队长：岩谷为三郎少佐）
独立步兵第311大队（大队长：辰己祭夫少佐）
独立步兵第312大队（大队长：长田谦次郎大尉）
独立步兵第313大队
独立步兵第314大队（大队长：伯田义信少佐）
旅团炮兵队（队长：街道长作大佐）
旅团工兵队（队长：大冢家一郎中尉）
旅团通信队（队长：小园二三夫大尉）
旅团野战病院（病院长：野口岩军医大尉）-4月16日投降。
步兵第145联队（联队长：池田增雄大佐）
战车第26联队（联队长：西竹一中佐）
独立混成第17联队（联队长：饭田雄亮大佐）
第109师团（师团长：栗林忠道中将、参谋长：高石正大佐、师团司令部附：大须贺应少将）
小笠原兵团（兵团长：栗林忠道中将，兼任第109师团长）
海军（总兵力7,347名）
第27航空战队（司令：市丸利之助少将）
硫磺岛警备队（司令：井上左马二大佐）
海军乙航空队
第204设营队大队
小笠原兵团
战前准备
由于参战部队中相当部分正在支援对吕宋岛的登陆作战，硫磺岛战役只得等吕宋岛战役结束后的1945年1月才能开始，又因为吕宋岛战役进展缓慢，结束的日期从计划的1944年12月20日推迟到了1945年1月9日，尼米兹再将硫磺岛的作战推迟到1945年2月中旬。1944年10月初，美国太平洋舰队司令部的参谋人员就将进攻硫磺岛的计划制定出来，参加作战的地面部队为第5两栖军，下辖海军陆战队第3、4、5师，共约6万人，由霍兰·史密斯中将指挥；登陆编队和支援编队，由里奇蒙德·凯利·特纳中将指挥；马克·米切尔中将指挥的第58特混编队负责海空掩护；所有参战登陆舰艇约500艘，军舰约400艘，飞机约2000架，由第五舰队司令斯普鲁恩斯上将统一指挥。
在1944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1500余人和飞机20架。1944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，1944年3月下旬将4000余陆军部队送上岛；5月将硫磺岛的陆军部队整编为第109师团，由栗林忠道中将任师团长，并在岛上配备了120、155毫米岸炮、100毫米高射炮和双联装25毫米高射炮；7月日军把海军第27航空战队调至岛上，将所有非战斗人员撤出了硫磺岛，修建了地下工事，将主要火力集中到山脚，射程覆盖到滩头。从父岛调来5,000人、从塞班撤回2,700人都集中到硫磺岛，到8月，已经达到12,700人。后来又来了1,233名海军工兵修建工事。8月10日，2,216名海军到达。
同时日军向硫磺岛调送武器，虽然许多运送船只被美军击沉，但到了1944年末，日军仍然成功运送了许多武器到硫磺岛上，包括361门75毫米（或更大）口径的火炮，12门320毫米口径的迫击炮，65门150毫米中型迫击炮和81毫米口径的轻型迫击炮，33门80毫米口径的海军炮（navalguns），94门75毫米（或更大）口径的高射炮，69门37毫米和47毫米口径的反坦克炮，200挺20到25毫米口径的高射机枪，70门火箭炮，带着从90公斤射程为2-3公里到250公斤射程为7公里以上的火箭弹。
驻扎在朝鲜釜山的第26战车联队28辆坦克和600士兵向硫磺岛进发，虽然中途受到美国潜艇USSCobia（SS-245）的鱼雷袭击，仍然有22辆坦克到达，安置到战略要点，半埋在土中，以防止空袭。
虽然受到美国舰艇的拦截，日军仍然源源不断地向岛上运送，截止1945年2月，日军在岛上陆军约1.5万余人，海军约7000余人，共约2.3万人，飞机30余架，食品储备足够坚持两个半月，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。栗林是出色的职业军人，曾担任过天皇警卫部队的指挥官，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。当地的火山灰和水泥混合可以成为非常良好的混凝土，日军用此建成许多非常坚固的地下工事，为了防止人员被围困，每个工事都有许多出口，四通八达，通风良好，大的暗堡甚至可以容下300到400人。日军还准备建成27,000米的地下通道，连接所有的地下工事，美军登陆时已经完成了18,000米。但海军守备部队仍坚持歼敌于滩头，最后栗林做出了折中的方案，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。
栗林忠道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的能力。火炮和通讯网络都受到良好保护，折钵山几乎被掏空，筑有的坑道工事达九层之多。针对美军的作战特点，栗林在海滩前沿地带埋设了大量地雷，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，又能最大限度杀伤美军。不足的是，原计划元山地区将修筑的坑道工事有28公里长，由于时间不够，当美军发动进攻时只完成了70%，约18公里，而且折钵山与元山之间也没有坑道连接。
栗林一改日军在战争初期的死拼战术，借鉴塞班岛日军反登陆战3天内损失3万人的战例后主张对美军抢滩采取不抵抗战术。直到美军先头部队进入陆地500米再发起反击，利用隐蔽工事近距离地大量杀伤美军有生力量。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。栗林的这些苦心经营，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、艰巨的两栖登陆战役。
从1944年8月10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8月至10月，共进行过48次轰炸，投弹约4000吨，但收效甚微。
1944年11月24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1944年11月27日，硫磺岛上的日军出动了2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1945年1月2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1945年2月8日组织了一次海空协同突击，出动飞机192架次，其中B-29重轰炸机62架次，B-24中型轰炸机102架次、重巡洋舰3艘、驱逐舰7艘，共投掷炸弹814吨，发射203毫米炮弹1500发、127毫米炮弹5334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1945年2月间又组织了四次类似的海空联合突击。
1945年2月9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1945年2月初，美军共出动舰载机1269架次，岸基航空兵1479架次，军舰64艘次，总共投掷炸弹6800余吨，发射大口径舰炮炮弹2万余发，其中406毫米炮弹203发，203毫米炮弹6472发，127毫米炮弹15251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。而且，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。
1945年1月26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1944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。
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。
1945年1月28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。
1945年2月2日，尼米兹来到乌利西环礁，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。
1945年2月10日，斯普鲁恩斯以“印第安纳波利斯”号重巡洋舰为旗舰，第58特混编队司令米切尔以“邦克山”号航母为旗舰，一起率领由12艘航母、8艘战列舰、15艘巡洋舰、77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1942年4月杜立特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16日抵达日本外海，以16日、17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。他特别担心日军神风敢死队的威胁，所以每艘航母上只30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16日拂晓一直到达距东京东南125海里海域，此地距最近的日本本土海岸仅60海里，仍没被日军发现。
1945年2月16日，美军航母编队出动舰载机1000余架次，分成数个攻击波对东京湾各机场进行攻击，由于天空中阴云低垂，攻击效果并不理想。
1945年2月17日，美军又出动两个攻击波舰载机500余架次，对关东地区的机场、飞机制造厂、锚泊船舶等目标进行了轰炸。两天里，美军在空战中击落日机332架，在地面上击毁日机177架，给一些机场、飞机制造厂造成了一定破坏，这次空袭的效果不是很大，但却极大吸引了日军注意力。当天下午，美军航母编队离开日本外海南下，参加硫磺岛作战。
1945年2月14日，威廉·布兰迪海军少将率领由6艘战列舰、12艘护航航母、5艘巡洋舰、16艘驱逐舰组成的火力支援编队离开塞班岛前往硫磺岛。
1945年2月15日，美海军部长詹姆斯·福雷斯特尔在尼米兹陪同下到达塞班岛，听取有关硫磺岛战役的汇报，并视察战役准备。大病初愈的登陆编队司令特纳，人称“短吻鳄”，汇报原计划对硫磺岛进行十天的炮火准备，因为军舰无法携带十天炮击的弹药，只能进行三天的炮击，但特纳表示对面积仅二十平方公里的小岛进行三天的炮击已经足够，炮火未能摧毁的防御将由登陆部队来完成。
1945年2月16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3000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，预定的750个目标只摧毁了17个，炮击效果很不理想。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。
1945年2月17日，美军水下爆破队在12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，折钵山岸防炮阵地（海军指挥）以为美军登陆在即，下令大口径火炮开火，将12艘登陆炮艇击沉9艘，击伤3艘，艇员阵亡、失踪44人，伤152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16日至18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，日军只得龟缩在坑道里无法活动。据统计，美军在登陆前共消耗炮弹、炸弹24000余吨，硫磺岛上平均每平方公里承受了1200吨，但日军凭借坚固的地下工事，损失轻微。
1945年2月19日凌晨02:00时，100架轰炸机先进行轰炸。
06:00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。
06:40分，美军舰炮支援编队的7艘战列舰、4艘重巡洋舰和13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4、第5师为一梯队，陆战3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3150米，从南到北依次每450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5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4师则在北面的四个滩头登陆，攻击一号机场。
08:25分至08:59分舰炮持续炮击。此时登陆艇在海面转圈航行让守军无法知道登陆的确切时间。
08:30分，第一波68辆履带登陆车离开出发点，向滩头冲击。
08:59分，舰炮火力开始延伸射击。
9点整，由第4，5海军陆战师组成的第一波3万人开始登陆，一开始非常顺利，日军按照预先的部署使美军遭遇抵抗十分微弱，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，日军等美军炮火开始延伸，栗林就下令从坑道进入阵地。
9:30分，美军的坦克上岸，随即引导并掩护登陆部队攻击前进。
10:00整，日军突然发动反击，登陆的美军才推进了二百余米，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4师的第24，25团死伤25%，第一波上陆的56辆坦克半数损失，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，很快就成为了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喷射器，一步一步向前推进，而每一步都要付出惨重的代价。
陆战5师因为比陆战4师晚了大约20分钟遭到炮击，而且炮火相对比陆战4师遭受的要弱，所以先头的28团1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，2营则随后向折钵山发起了攻击。陆战4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，可以说，在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127毫米以上口径舰炮炮弹38550发，火力支援之强，史无前例。
10:30分，美军已有8个步兵营和1个坦克营上岸，正竭力扩大登陆场。
11:00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。
12:00时许，美军陆战4师23团才前进了450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。而陆战4师的另一个团25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25团在登陆当天几乎没有进展。陆战5师情况梢好，28团已割裂折钵山日军与其他地区日军的联系，将其包围起来；27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，其余4万人也开始登陆。
日落时，美军已有6个步兵团、6个炮兵营和2个坦克营共约3万人上岸，占领了宽约3600米，纵深从650米到1000米不等的登陆场，全天有566人阵亡，1858人负伤，伤亡总数约占登陆总人数的8%。就第一天的战况而言，还不算太糟糕，但随后的战斗将更加艰巨。
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。
1945年2月20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。
8:30分，美军登陆部队发起了进攻，28团进攻折钵山。其他三个团向元山方向进击。陆战4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。机场刚刚被攻占，工兵就开始全力抢修，以便尽快能投入使用。陆战5师向折钵山攻击，折钵山独立守备队由日军第312大队和速射炮第10大队组成，日军防守顽强寸土必争。由于日军很多工事都建在舰炮火力无法射击到的岩洞中，在坦克到来前，28团几乎无法前进，最后在坦克掩护下，以手榴弹、炸药包、火焰喷射器逐一消灭岩洞中的日军，有时甚至出动推土机将洞口封闭，因此进展极为缓慢，直到黄昏，才总共前进了180米。折钵山独立守备队队长厚地兼彦大佐战死。
1945年2月21日，岛上的激战仍在继续，进展十分有限。海滩勤务大队经过不懈的努力，解决了滩头的混乱局面，天气却愈加恶劣，海上风大浪高，严重影响了补给品的卸载。由于岛上的部队伤亡较大，作为预备队的陆战3师21团奉命登陆投入战斗。日军32架飞机从千叶县香取基地起飞对美军展开敢死攻击。击伤美军航母萨拉托加号，击沉护航航母俾斯麦海号。美军当日死亡644人，伤4,108人，失踪560人。
1945年2月22日，因大雨美军登陆部队被迫停止进攻，抓紧进行战地休整。由于三天来，美军在硫磺岛上阵亡、失踪人数已达1204人，负伤4108人，由于战斗减员严重，第3海军陆战师接替第4海军陆战师继续进攻元山。美军用火焰喷射器逐次消灭坑道中的日军，无法烧到的情况用黄磷弹或者灌入汽油点燃熏烤。美国国内的新闻界甚至强烈要求“让陆战队喘口气——给日本人放毒气。”诚然，对付隐藏在坑道或岩洞中的日军，毒气既实用，又比火焰喷射器更为“仁慈”，尽管美、日两国都没有签署严禁使用毒气的《日内瓦公约》，但罗斯福总统和尼米兹都不愿违反公约，战后尼米兹承认，没有使用毒气完全是出于道义的考虑，结果使大量优秀的陆战队员付出了生命代价。
1945年2月23日，美军陆战4师以2号机场为目标发起总攻，但在日军永备发射点、坑道、地堡和岩洞工事组成的防线前，推进极为缓慢，简直像蜗牛爬行。全天，只有右翼前进了约300米，左翼和中间几乎毫无进展。战果是在折钵山，美军因其不断喷发烟雾，称之为“热岩”，日军几乎将整座山掏空，修筑有数以千计形如蜂窝一样密集的火力点，尤其是山顶的观察哨，居高临下俯瞰整个东海岸，能准确指引、校正纵深炮火的射击，对于美军威胁极大。
10:20分，经过4天的血战，陆战5师28团由哈罗得·希勒中尉率领的44人组成的小分队，终于攻上了折钵山山顶，升起了一面美国国旗。尽管折钵山里，仍有近千日军凭借着坑道和岩洞工事在拼死抵抗。美联社记者乔·罗森塔尔（JoeRosenthal）知道此消息便大喊着冲上了折钵山，可是国旗已经升上去了，此时岛上战事正酣这面星条旗大大的鼓舞了美军的士气。为了让更多的人看到山顶的旗帜，他们决定换一面更大的国旗。于是，指挥员命令779号坦克登陆舰紧急将一面更大的国旗送上岸。
四小时后，12:15分希勒的6名士兵又插起了一面更大的星条旗，乔·罗森塔尔将插旗时的情景拍摄下来，这张照片随即广为流传，成了著名的《美军士兵在硫磺岛竖起国旗》，后来这幅照片成为许多雕塑和绘画作品的原型。在华盛顿市外的阿灵顿县依照这张照片做的雕塑成为纪念美国海军陆战队的纪念碑，成为胜利的象征。后来太平洋战区总部还专门查询插旗的陆战队员姓名和家庭地址，进行表彰。刚赶到硫磺岛视察的美国海军部长福雷斯特尔和第五两栖军军长史密斯注视着在折钵山山顶飘扬的国旗，非常激动，福雷斯特尔总结到：“折钵山升起的国旗意味着海军陆战队从此后五百年的荣誉。”海面上军舰上的水兵看到这面象征胜利的旗帜，欢声雷动——特纳将陆战五师二十八团留在折钵山，负责肃清山上残余的日军，而五师的另两个团则调到北部，协同四师攻击元山地区的日军。
同日美军的航母编队在硫磺岛以东海域与海上勤务大队会合，接受海上补给，当晚再次向日本本土进发，以压制日本本土可能对硫磺岛的支援。
1945年2月24日，战斗更为激烈残酷，日军使用战车26联队防守元山机场。陆战3师21团在海空火力的大力支援下，由坦克开道，终于突破了日军在元山机场南侧的防线，推进730米，拔除了日军近800个碉堡，日军随即发动了一次逆袭，二十一团猝不及防，一度被迫后退，随后在舰炮支援下拼死反击，才将阵地巩固。很快美军就发现，随着逐渐升高的地形，日军构筑了密如蚁穴的地堡和纵横交错的坑道网，凭借着这些工事抵抗是越来越顽强。至当天，美军伤亡总数已达6000人，其中阵亡1600人，面对如此惨重的伤亡，美军将作为预备队的陆战3师师部和陆战第9团、野战炮兵第12团送上岛，投入战斗。
1945年2月25日，三个陆战师在硫磺岛并肩开始攻击，4师在右，3师居中，5师在左，并列向东北推进。
同一天拂晓，美军的航母编队到达距东京东南190海里海域，出动舰载机对东京地区日本人的机场和飞机制造厂进行空袭，
1945年2月26日黄昏美军占领元山机场，至此日军死伤过半，弹药只剩原来的1/3。同日美军工兵修复千鸟机场可供侦察机起降。3月初机场基本上完成修复。
空袭和第一次空袭一样，因为天气恶劣，轰炸效果并不理想，米切尔随后指挥航母编队转向西南，前去突击冲绳岛。于1945年3月1日对冲绳首府那霸进行了空袭，同时对冲绳岛、庆良间诸岛和奄美大岛等地进行了航空摄影，为即将开始的冲绳战役提供资料。航母编队最后于1945年3月4日返回了乌利西。
硫磺岛上的美军每前进一步，都要付出巨大的代价，战斗已经成为不折不扣的消耗，有时一整天只前进4米，惨重的伤亡甚至使军官们都没有勇气再将士兵投入战斗。日军在元山的正面由千田少将率领混成第2旅团防守，在对岛上第二制高点382高地的争夺中，陆战4师屡屡陷入日军的交叉火网，伤亡极其惨重，382高地因此被称为“绞肉机”，战斗部队的伤亡高达50%以上，有经验的连、排长和军士长伤亡殆尽，许多部队连长由少尉或上士担任，而排、班长大都由普通士兵担任。美军必须逐一消灭侧翼的日军的阵地，解除侧翼威胁，才有可能向前推进，所以战斗异常残酷、激烈，直到1945年3月2日，24团才攻上了高地，但所付出的伤亡是巨大的，有好几个连的官兵非死即伤，几乎全连覆没。
左翼的5师，攻击362高地的遭遇与4师在382高地如出一辙：刚攻上山头，侧翼日寇立即以密集火力封锁美军的退路，再以纵深火力和凶猛的反击将攻上高地的美军尽数消灭，美军死伤枕籍，却毫无收获，只得先消灭最突出部的日寇阵地，再步步为营艰难向前推进。日军早已掌握了美军的攻击程序，先是航空火力准备，再是舰炮火力轰击，接着是地面炮火射击，最后才是步兵冲击，所以日军总在坑道里躲过美军的炮火，再进入阵地迎击步兵的进攻，美军一次又一次的攻势都落空了。美军饱尝失利的滋味，终于痛定思痛，改变战术，1945年3月7日拂晓，美军没进行任何炮火准备，借助黎明前的黑夜，悄然接近日军阵地，突然发起冲击，打了日军一个措手不及，一举攻占了362高地。
陆战队员的巨大牺牲并没有白费，1945年3月3日，就有一架C-47运输机在硫磺岛的一号机场降落。次日一架在轰炸东京后受伤的B-29在硫磺岛紧急降落，3月6日第一架P-51战斗机在硫磺岛降落。硫磺岛的战略价值已经开始得到了体现。
1945年3月7日，美军发动总攻，担负中央突破的陆战三师势如破竹，进展神速，遇到难以克服的日军阵地就设法绕过去，继续向前推进，尽管给后续的陆战4师、5师留下不少“钉子”，但3师突破了日军的防线，并于两天后攻到了西海岸，占据了一段约800米长的海岸，将日军分割为北、东两部分并切断了联系。陆战3师21团1营最先杀到西海岸，作为战绩的证据，营长在一个军用水壶里装满了海水，贴上“只供检验不得饮用”的标签，派人送给师长厄金斯少将。
1945年3月9日美军占领了尚未完工的三号机场。栗林中将得知美军突破了防线将日军一分为二时，立即组织部队进行反击，他深知美军火力强，正面进攻难以奏效，所以进行的是夜间渗透反击。他命令部队尽可能穿越美军的防线，渗透到美军后方重新打通两翼联系。美军发现了日军的行动，发射的照明弹将黑夜照得如同白昼，许多日军越过了美军的前沿防线，有的甚至渗透距离达1600米，但美军预备队和后方勤务人员，依托工事顽强抗击，给予反击的日军重大杀伤，天亮时，日军的反击被彻底粉碎，伤亡至少一千人，徒劳无功，反而损失了大量有生力量，给以后的作战带来极为不利的影响。
1945年3月10日，陆战3师将日军防线截为两段后，随即开始向两面扩张战果，9团向东，21团向西，分别策应陆战4师、5师的攻击。尽管日军的防御态势已经相当不利，但日军仍依托工事死战不退，尤其是陆战5师面对的是由栗林直接指挥的部队，遭到的抵抗更为激烈，陆战5师的伤亡超过75%，许多战斗部队失去了战斗力，师部的文书、司机甚至炊事员等勤杂人员都投入了战斗。3师、4师的伤亡也很严重，出于这种情况，陆战4师师长克利夫顿·凯兹少将向粟林忠道中将和硫磺岛日军中战斗力最强的第145联队队长池田增雄大佐发出劝降信，信中首先向他们无畏精神和英勇作战表示了尊敬，接着说明了无法取胜的处境，最后要求他们指挥所属部队停止抵抗，美军将根据《日内瓦公约》保证投降的日军受到人道待遇。但劝降信如同石沉大海，没有回音。
1945年3月16日，东北部的800余日军被歼灭，美军于当日18:00时宣布占领硫磺岛，但战斗仍在继续，粟林指挥残部依然在抵抗，有时战斗还相当激烈。
败局已定，同日，栗林中将命令步兵第145联队长池田大佐烧毁军旗，并向东京大本营发出诀别电：“面对数量和质量占优的陆海空攻击，卑职已尽全力，然险要尽落敌手，卑职万分抱歉。”（物量的优势ヲモッテスル陆海空ヨリノ攻撃ニ対シ、克ク健闘ヲ続ケタルハ小职自ラ聊カ悦ビトスル所ナリ…然レドモ要地ヲ敌手ニ委ヌル外ナキニ至リシハ小职ノ诚ニ恐惧ニ堪エザル所ニシテ、几重ニモオ诧ビ申シ上グ…）。然后销毁密码，准备实施最后的决死反击。1945年3月17日，日军大本营晋升栗林为大将军衔，以表彰他的英勇作战。同日栗林对残余部队下达总攻击指令：
一、战局已无可挽回。
二、兵团于17日晚上发动总攻击。（实际上17日晚并没有发起总进攻，而是等到了26号清晨）
三、各单位于本夜午时，向各方面的敌军进攻，战到最后一兵一卒。
四、我将一如往常在诸位前头。
陆战三师师长厄金斯少将找到两名日军战俘，给了他们很多干粮，还配备了一部最新式的报话机，然后让他们给栗林和池田带去劝降信。这两名战俘将劝降信设法交给了池田的传令兵，但到了规定的时间期限，日军仍未投降，这两战俘为美军的人道主义待遇所感动，竟留在日军防线里，通过报话机为美军炮火指引目标，一直到18日才返回美军战线。
从16日美军宣布占领硫磺岛后又经过整整一周的激战，24日美军才将残余的日军压缩在岛北部约2100平方米的狭小范围里。
1945年3月25日，栗林派人设法通知岛上每一个人，于夜间携带武器在三号机场附近的山区集合。
1945年3月26日凌晨，栗林忠道亲自率领约350名日军向二号机场的美军发起了最后反击，许多美军在睡梦中被杀，天亮后，美军组织扫荡，四处追杀这股残余日军，激战三小时，将这股日军大部歼灭，日军仅遗留在美军阵地前的尸体就有250具，栗林负伤后在岛上剖腹自杀，美军伤亡172人。美军于当天9:00时宣布硫磺岛战役结束，但残余日军的战斗一直持续到4月底。
硫磺岛的日军在殊死抵抗的同时，日本海军联合舰队由于主要的水面舰只在菲律宾莱特湾海战中损失殆尽，残余军舰因为燃料不足，也无力组织救援。能够出动增援的就只有岸基航空兵和潜艇部队了，但岸基航空兵的第一、第二航空舰队基本丧失了战斗力，第三航空舰队还在训练中，而且是准备在本土保卫战中使用，因此，日军大本营决定尽量避免损失，只以少量飞机和潜艇实施“特攻作战”，以最小代价换取最大战果。
1945年2月19日，日军在香取基地成立了以自杀飞机为主体的“第二御盾特别攻击队”，专门担负特攻使命。
1945年2月21日，这支特攻队转场至八丈岛，于中午加油完毕，分批出击。17时许，第一攻击波的6架自杀飞机飞临美军在硫磺岛西北35海里正准备执行夜间空中巡逻任务的“萨拉托加”号航母上空，日机随即展开攻击，有4架被击落，另2架接连撞上这艘航母，使该舰受伤起火，所幸伤势不重。18:50分，“萨拉托加”号的水兵刚把舰上的大火扑灭，日军第二攻击波5架自杀飞机就接踵而至，前4架均被击落，第5架虽被击伤，仍一头撞上“萨拉托加”号，在航母甲板上翻滚着落入海中，给母舰造成了多处创伤，被毁飞机42架，舰员阵亡123人，伤192人。只是因为舰上损管人员抢修得力才幸免沉没，终因伤势太重而奉命撤出战场，随即回国进坞大修，直到战争结束都未能参战。
与此同时，日军神风敢死队的自杀飞机还攻击了硫磺岛以东的美军舰艇，一架日机撞上了“俾斯麦海”号护航航母的后升降机，并在机库里爆炸，立即引爆了机库里的飞机，大火迅速蔓延，很快波及到了弹药舱，引发了大爆炸，舰长见无法挽回，只得下令弃舰。该舰燃烧了足足三小时，才沉入海中。舰上水兵伤亡约350人。被日军自杀飞机击伤的还有“隆加角”号护航航母、477号和809号坦克登陆舰、“基厄卡克”号运输船。
日军除组织自杀飞机的攻击外，还以潜艇实施特攻作战。1945年2月19日，日寇以伊-368、伊-370、伊-44各携带五条、五条和四条人操鱼雷，组成代号为“千草”的特攻队，于1945年2月20日、21日、22日分别从濑户内海的大津岛潜艇基地出发，前往攻击硫磺岛海域的美军舰队。
1945年2月23日，又命令16日从吴港出发原定前往琉球群岛活动的吕-43号潜艇改往硫磺岛攻击美舰。
1945年2月26日，到达硫磺岛海域的伊-368号和吕-43号被美军舰载机击沉，伊-370号则被美军的驱逐舰击沉。伊-44号多次向美舰接近，都受到美军反潜舰只的有力压制，无法占据人操鱼雷的出发阵位，只好返航，回日本后艇长因未完成任务而被撤职。
1945年2月28日，日军又以伊-58号和伊-36号潜艇各携带四条人操鱼雷组成代号为“神武”的特攻队，分别于1945年3月1日和2日从吴港出发，但到了1945年3月6日，日军统帅部见硫磺岛大势已去，这才命令在硫磺岛海域活动的潜艇全部撤出。
美军本来计划五天拿下硫磺岛，但结果整整打了一个月的硬仗。3月26日，美军宣布占领硫磺岛，但在这前一天，即25日，隐藏的日军还跑出洞穴进行最后一次进攻。结果，除200人被俘外，岛上日军全被击毙。这次战役中，进攻部队的伤亡超过了守军：美国陆海军将士负伤19000人，阵亡约7000人。此外，巨型航空母舰萨拉托加号受重伤，护卫航空母舰俾士麦海号被击沉。
1945年3月16日，美军宣布硫磺岛已被占领。1945年3月21日，日军大本营发布硫磺岛日军玉碎的报告：“战局已经到了最后的关头，17日午夜最高指挥官胸怀必胜的信念和对皇国安泰的祝福率领全军向敌人发起冲锋，随后音讯皆无，硫磺岛守备部队的玉碎壮举，必将成为一亿国民的典范。”（戦局ツヒニ最後ノ関头ニ直面シ、17日夜半ヲ期シ最高指导官ヲ阵头ニ皇国ノ必胜ト安泰トヲ祈念シツツ全员壮烈ナル総攻撃ヲ敢行ストノ打电アリ。通尔後通信绝ユ。コノ硫黄岛守备队ノ玉砕ヲ、一亿国民ハ模范トスヘシ）1945年3月24日，美军正式宣布硫磺岛战役结束。至此，硫磺岛战役美军取得了最终的胜利。
硫磺岛上的全体美军将士在陆战5师28团2营升起的国旗的鼓舞下，士气大振，浴血奋战，取得了硫磺岛战役的胜利。这一副照片也获得了极大的成功，成为了美国民族的象征，乔·罗森塔尔也因此一夜成名。美国首都华盛顿广场上，有一座巨型雕像，六名海军陆战队的士兵正奋力插起一面美国国旗。这座雕像也正是根据这张著名照片塑成的。
日军硫磺岛战役，守备部队阵亡22,703人，被俘1,083人，共计23,786人。日军其他损失为飞机90余架，潜艇三艘。
美军从1945年2月19日至1945年3月26日，阵亡6821人（其中陆战队阵亡5324人），伤21865人，伤亡共计28686人。
美日双方伤亡比为1.23:1。
美军登陆部队伤亡人数占总人数的30%，陆战3师的战斗部队伤亡60%，而陆战4师、5师战斗部队的伤亡更是高达75%，第5两栖军几乎失去了战斗力。此次战役中，海军陆战队的伤亡之高也是其在太平洋战争中绝无仅有的，战后，尼米兹对参加过硫磺岛战役的陆战队员给予了高度的赞扬：“在硫磺岛作战的美国人，非凡的勇敢是他们共同的特点。”
美军还有一艘护航航母被击沉，航母、登陆兵运输舰、快速运输舰、中型登陆舰、扫雷舰、运输船各一艘、坦克登陆舰两艘被击伤。
美军为攻占硫磺岛所付出的人员伤亡比日军还多，这在太平洋战争中是极其少见的，日军在失去海空支援，又没有增援补给的情况下，以地面部队凭借坚固而隐蔽的工事，采取正确的战术，进行了顽强的抵抗，使美军原计划五天攻占的弹丸小岛，足足打了三十六天，并付出了惨重的人员伤亡。美军在此次作战中闪光之处就是舰炮支援比较得力，共发射各种口径炮弹30余万发，计1.4万吨，取得了较好的效果，有力支援了登陆部队的作战。
但美军的巨大代价很快就得到回报，当美军登陆后，工兵部队就上岛抢修扩建机场，至1945年4月20日，上岛的工兵部队已有7600人，将一号机场跑道扩建为3000米，二号机场的跑道扩建为2100米，不仅进驻了战斗机部队，还成为美军B-29轰炸机的应急备降机场。美军战斗机部队进驻硫磺岛后，其作战半径就覆盖了日本本土，能有效掩护轰炸机对日本本土的战略轰炸，使对日轰炸愈加频繁和激烈，并将轰炸效果提高了一倍以上，大大加速了日本的崩溃。硫磺岛上应急备降场至战争结束，累计共有2.4万架次受伤或耗尽燃料的B—29在此紧急降落，从而挽救了这些飞机上2.7万名空勤人员。
在这个仅8公里长、4公里宽的小岛上，美军苦战一个多月，虽然取得了最后的胜利，但也付出了巨大代价：一共伤亡28686人，其中阵亡6821人。在这场战役中美军之所以伤亡惨重，除了日军具有坚固的防御工事和狂热的死拼到底的军国主义精神，美军情报机构对硫磺岛日军作战能力的错误评估也是重要原因。由于美军情报部门低估了日军的人数、武器装备以及防守能力，造成了美军在绝对优势兵力情况下付出了极其惨重的代价。
美军自从1944年7月攻占马里亚纳群岛后，就开始建立航空基地，出动B-29重型轰炸机空袭日本本土。但马里亚纳群岛距日本本土近1500海里，B-29轰炸机只能携带3吨炸弹，在战斗机无法护航的情况下长途奔袭，在8000至9000米高度实施面积轰炸，效果很不理想。而硫磺岛北距日本东京650海里，南距马里亚纳群岛的塞班岛630海里，几乎正处在两地的中间，岛上的日军不仅可以向东京提供早期预警，而且可以起飞战斗机进行拦截，甚至还不断出动飞机攻击美军在塞班岛等地的机场，更是大大降低了美军对日本本土战略轰炸的作用。硫磺岛对美军而言，简直是如鲠在喉。如果美军占领硫磺岛，那所有的不利都转化为有利，B-29轰炸机从硫磺岛起飞航程可以减少一半，载弹量则可增加一倍；战斗机如从硫磺岛起飞，可以为B-29轰炸机提供全程伴随护航；甚至连B-24这样的中型轰炸机也能从硫磺岛起飞空袭日本本土；更重要的是硫磺岛还可作为B-29轰炸机的备降机场，供受伤的B-29轰炸机紧急降落或加油。因此美军对硫磺岛是势在必夺。
美陆军航空兵（即美国空军的前身）司令亨利·哈利·阿诺德上将于1944年4月17日向参谋长联席会议提出攻占硫磺岛的请求，参谋长联席会议随即同意这一请求，责成太平洋战区担负此项作战。太平洋战区总司令兼太平洋舰队总司令切斯特·尼米兹上将为就近指挥，将其指挥部从珍珠港移至关岛。
1944年10月初，太平洋舰队司令部的参谋人员制定出进攻硫磺岛的计划。
硫磺岛战役开始前几个月，驻扎塞班岛的美军第7航空队等部门就开始为联合情报中心执行照相侦察任务，但遗憾的是，第7航空队的照片后来被评估为对分析整个硫磺岛的日军部署情况没有任何价值。
临近开战，美军第28侦察中队的侦察机以很低的高度冒险对硫磺岛实施了侦察，这次侦察拍摄的照片几乎覆盖了美国海军陆战队后来进行激烈战斗的所有区域。然而可悲的是，情报中心却缺乏经验丰富的情报分析员对这些来自第28侦察中队的重要照片进行分析评估。因为按照美国海军的轮换政策，1945年1月，刚刚在关岛成立的高级情报中心抽走了联合情报中心所有有经验的照片分析人员，这为美军后来付出惨痛的代价埋下了伏笔。
尽管缺少有经验的情报分析员，太平洋地区联合情报中心仍然于1945年1月10日推出硫磺岛战役情报报告。根据这份报告，硫磺岛上共有13500名日军。虽然航空侦察表明，从1944年秋季到这年初冬，日军在这一地区大量集结，可是联合情报中心的情报分析员仍然指出，“没有迹象表明，日军守岛部队已经得到了加强”。事实上，日军自1944年马里亚纳群岛失守后，便开始大力加强硫磺岛的防御力量，截止1945年2月，日军在硫磺岛的陆军约1.5万余人，海军约7000余人，共约2.3万人，飞机30多架，以及大量的火炮等武器装备。
审阅航空照片，联合情报中心分析人员仅仅发现了硫磺岛上日军的105个主要武器配置点和119个重武器配置点。分析人员估计，在1945年1月，日军在硫磺岛上的武器装备主要包括以下部分：超过39门口径为75毫米或更大的火炮，24门口径为70毫米的榴弹炮，18门口径为81毫米到240毫米不等的迫击炮，10门口径为80毫米的岸防炮，超过54门高射炮以及其他33门各型防空武器，42至54门口径为37毫米至47毫米的反坦克炮，6个火箭发射阵地和40辆坦克。
到了1945年2月，海军陆战队的情报使上述估计的数字增加了很多，但是与实际情况仍有相当大的差距。然而美军仍然认为日军防御能力的加强并没有表明其已经超出了联合情报中心对硫磺岛日军防御能力的最初估计，因此，尼米兹上将和他的下属都没有意向改变美军的攻击计划。事实上，日军此时在硫磺岛上已经拥有了361门口径为75毫米或更大的火炮，65门口径为81毫米到240毫米不等的迫击炮，33门口径为80毫米的岸防炮，200多支口径为20毫米至25毫米的高射机枪，67门口径为37毫米至47毫米的反坦克炮，70具火箭筒和22辆坦克。此外，日军还拥有94门口径为75毫米或更大的高射炮。
在硫磺岛战役后期，美国海军陆战队还遇到了大量意料之外的防御工事.。在硫磺岛上，日军建造了大量使用机枪、火炮的预备发射点和碉堡。但是联合情报中心在战前的情报报告中曾断言，分析人员在硫磺岛上只发现了39个碉堡，13个火炮隐蔽点和4个地下工事，以及170个步兵掩体，报告忽视了大量碉堡的存在。而海军陆战队在其1945年2月份的情报报告中则指出，硫磺岛上一共有35个火炮隐蔽点，4个地下工事，332个碉堡。
战斗结束后，联合情报中心和海军情报机构开始分析硫磺岛上的钢筋混凝土工事，发现地图上到处都是没有被标出来的要塞，分析人员被迫花了很长时间去统计这些工事的数量。联合情报中心在1945年6月10日提交的战后情报报告中专门拿出了一个章节来分析日军的火炮发射阵地和碉堡，以说明其庞大的数量和这些工事是如何被日军使用的。
除了对日军兵力的误判，美军情报人员对硫磺岛复杂的地形也只字未提。高地、洼地和经过人工改造的天然的坑道洞穴成了日军天然的屏障，极大地迟滞了美军的行动。在战后报告中，联合情报中心这样描述美军一方的进攻：“在进攻这些地点的时候，我们看不见日军，他们大多隐蔽在洞穴或者岩石的缝隙中，人员分布疏散，但是相互间间隔不大，在全岛形成连锁防御。”
硫磺岛战役从1945年2月19日开始至1945年3月26日结束，日军阵亡22305人，被俘1083人，共计23388人。美军阵亡6821人，伤21865人，伤亡共计28686人。美军海军陆战队的伤亡之高也是其在太平洋战争中绝无仅有的。美军还有一艘护航航母被击沉，航母、登陆兵运输舰、快速运输舰、中型登陆舰、扫雷舰、运输船各一艘以及坦克登陆舰两艘被击伤。
毫无疑问，由于在这期间的情报失误使美军为攻占硫磺岛这一小岛付出了巨大的代价。虽然这场血腥的较量也造就了许多美国英雄，但是，这种英雄的塑造模式是悲剧性的。
日军在单位战斗力和美军差不多的情况下，仅用两万之众对抗美军十万人，是无奈的举动，失败当然也是理所应当。从战略角度，日本必须守卫硫磺岛。即使不能取胜，也让美军付出惨痛代价，并延缓了美军的进展。如果，日军早日任命指挥官，美军将面临更加困难的局面。
美军此役的指挥官斯普鲁恩斯、米切尔、特纳和史密斯都是在太平洋战争中骁勇善战的名将，跨洋作战，能够组织10万的兵力，体现了其军队良好的组织性和纪律性。而且在后勤保障上体现了其强大的国力。通过该次战役，看到美军的战争决心，面对重大战略利益，可以承担巨大伤亡，并没有退却。
硫磺岛，不仅使美军获得了轰炸日本本土的重要基地，还打开了直接攻击日本本土的通道。
在太平洋战争中，只有两场在日本本土发生的战役，一场是在东京市京桥区政府管辖的硫磺岛，另一场就是冲绳岛战役。
由于硫磺岛重要的地理位置，对此后美军的军事行动产生巨大的作用。轰炸机在护航战斗机的保护下可以在中低空轰炸日本本土的城市，大大提高了攻击效率。夺取硫磺岛之后，美军迅速组织了东京大轰炸（3月10日），名古屋大空袭（3月12日）和大阪大空袭（3月13日）。至战争结束为止共有2251架受伤的B29在硫磺岛降落。美军以牺牲6,800人，伤2万2千人的代价拯救了约2万5千名B-29机组成员的性命，光这一点也是相当伟大的胜利。而美军在硫磺岛的惨重伤亡，也使美军的高层意识到如果进攻日本本土，一定会遇到比在硫磺岛更顽强的抵抗，美军的伤亡将会更惨重，美军在硫磺岛战役中的巨大伤亡也间接促成了美军最终向日本投掷原子弹的决定。
此次战斗，美军死亡6,821人，伤21,865人。日军20,933人战死20,139人。至2008年3月日军收集尸骨8,638名。战争仍有1.2万具尸骨尚未得到收殓。收殓主要由战殁者遗属进行，但老龄化使收殓人手严重不足，为此，日本厚生劳动省自2011年7月上旬起在其主页进行志愿者招募的工作，8月底起首批志愿者加入到收殓的工作当中。每年厚生劳动省会派遣4次收容团，每次仅能收敛个位数的遗骨。这一工作预期将持续至2024年。
有两名日军士兵，山荫光福兵长和松户利喜夫上等水兵坚持到1949年方才投降。四年间，他们躲藏在硫磺岛航空基地附近的防空壕内，靠螃蟹、老鼠和盗窃美军的粮食维生。1947年，他们偶然发现美军丢弃的杂志上，美军士兵和日本女人在东京上野的合影照，才知道战争已经结束。由于厌倦东躲西藏的生活，他们于1949年1月6日向美军投降，遣送回日本。1951年5月，山荫光福回到硫磺岛，试图找回当年埋藏的日记以撰写回忆录，却找寻无果，绝望中从折钵山上投海自杀。他的日记于1968年硫磺岛航空基地扩建施工中被偶然发现。
