6月8日，哈爾西艦隊的艦載航空兵開始對硫磺島發起攻擊。根據山本五十六的命令，硫磺島機場的日本海軍岸基飛機在美軍飛機來臨之前全部起飛，直撲美軍護航航母編隊。此舉完全出乎哈爾西的意料。美軍護航航母上，一架架F-4U戰鬥機從甲板上起飛，攔截日軍飛機。美軍護航航母、巡洋艦、驅逐艦的高射炮紛紛開始射擊。日軍“紫電改”戰鬥機與美軍F-4U戰鬥機進行交戰，掩護慧星式俯衝轟炸機逼近、投彈攻擊美軍護航航母。雖然美軍的F-4U戰鬥機有數量優勢，但優勢程度並不大。日軍的“紫電改”戰鬥機有性能優勢，而且多為精銳飛行員駕駛。所以雙方戰鬥機空戰的損失比是日軍佔優。憑借己方戰鬥機的掩護，日軍慧星式俯衝轟炸機向美軍護航航母不斷逼近。在美軍戰鬥機的攔截火力和美軍艦艇的防空火力打擊下，日軍50多架慧星式俯衝轟炸機被擊落擊傷。與此同時，有多艘美軍護航航母被日軍慧星式俯衝轟炸機投下的500公斤炸彈擊中。經過激戰，美軍6艘護航航母被擊沉，100多架艦載飛機被擊落。進攻美軍護航航母編隊的200多架日軍飛機幾乎全部損失，少數飛回硫磺島上空的日軍飛機已經找不到可以降落的地方。因為硫磺島的日軍機場是美軍飛機的重點攻擊目標，已經無法起降飛機。這些日軍飛機上的空勤人員隻得放棄飛機跳傘。雖然硫磺島的機場被摧毀，但一下子就消滅了美軍艦隊的一半護航航母，山本五十六對此還是比較滿意的。

　　6月9日，美軍艦隊開始對硫磺島實施大規模炮擊。包括戰列艦新澤西號、威斯康星號、新墨西哥號、密西西比號、北卡羅來納號、華盛頓號、南達科他號、印第安那號在內的200多艘美軍軍艦的大中口徑艦炮猛烈開火。美軍艦載飛機和從馬裡亞納群島飛過來的B-17、B-29重型轟炸機不斷投彈掃射。在美軍的艦炮火力和空中火力打擊下，日軍的很多防禦工事被摧毀。日軍的防空火力實施了還擊，擊落擊傷很多架美軍飛機，但日軍的高射炮也被美軍飛機炸毀了不少。

　　在硫磺島的灘頭，有山本五十六部署的12座鋼筋混凝土炮台。這些炮台不但防禦堅固，而且位置隱蔽，每座炮台配備一組雙聯裝356毫米火炮。這些356毫米火炮來自已經被改裝成航母的伊勢號、日向號，是在這兩艘軍艦由戰列艦改裝航母時拆下來的。這24門356毫米火炮雖然老舊，但射程、威力不容小視。經過幾輪射擊，4艘美軍驅逐艦被擊沉，2艘美軍巡洋艦被擊傷。“轟隆”一聲巨響，日軍炮台發射的一發356毫米炮彈擊中了美軍戰列艦新墨西哥號。這發炮彈擊穿了新墨西哥號的幾層甲板，一直炸到動力艙。劇烈的爆炸後，新墨西哥號的動力艙嚴重受損，航速大幅度下降。緊接著，又一發356毫米炮彈在新墨西哥號的艦尾處爆炸，雖然沒有擊穿甲板，但將附近的有關設施炸成一片狼藉。航速大減，硝煙彌漫的新墨西哥號遭到幾座日軍炮台的集火攻擊。在又中了幾發356毫米炮彈後，新墨西哥號存放主炮炮彈的彈藥庫被引爆，發生大爆炸。在一聲聲巨響中，標準排水量35000噸的新墨西哥號被炸成數截，沉入大海。

　　為了盡快消滅日軍炮台，哈爾西命令美軍戰列艦編隊突前攻擊，這樣一來可以提高戰列艦艦炮的命中率，二來可以提升戰列艦艦炮發射的炮彈對炮台的破壞力。在哈爾西的命令下，

包括旗艦新澤西號在內，戰場上剩下的7艘美軍戰列艦悉數向前挺近。距離大幅度拉近後，美軍戰列艦艦炮的轟擊效率大為提升，很快就有4座日軍炮台被美軍戰列艦發射的大口徑艦炮炮彈擊中摧毀。30多架美軍B-17轟炸機對剩下的日軍炮台實施高密度轟炸，投下大量重磅炸彈，炸毀了日軍3座炮台。剩下的5座日軍炮台集中火力轟擊美軍戰列艦中防禦最弱的密西西比號。在這5座日軍炮台一個接一個的被美軍艦炮和轟炸機摧毀後，密西西比號也被轟成了重傷。在美軍戰列艦出現的海域，日軍布置了一些水雷。密西西比號在緩慢移動中撞上了一顆水雷。隨著一聲巨響，密西西比號再也堅持不住了，船底被直接炸穿，大量海水湧入，大約半個小時後沉沒。為了避免剩下的戰列艦再碰到日軍水雷，哈爾西命令美軍戰列艦編隊移動位置，離硫磺島灘頭的距離遠一點。　　6月10日，美軍地面部隊開始登陸硫磺島。美軍大量的坦克登陸艇(LCT)、車輛登陸艇(LCV)、車輛人員登陸艇(LCVP)、機械化登陸艇(LCM)、人員登陸艇(LCP)從登陸艦、運輸艦中魚貫而出，在巡洋艦、驅逐艦的掩護下朝預定灘頭陣地撲去。美軍戰列艦、巡洋艦、驅逐艦的各種艦炮進行壓製性射擊。一輛接著一輛的M-4坦克登上了硫磺島的灘頭，不時用坦克炮進行火力試探。跟在M-4坦克後面上岸的，是越來越多的美軍裝甲車、汽車、步兵。美軍工兵部隊開始架設人工碼頭，為後續物資和車輛卸載提供方便。美軍艦炮火力開始向日軍的防禦縱深延伸。已經上岸的美軍部隊在推進過程中遭遇日軍埋設的地雷，不時有人員和車輛損失。美軍工兵趕緊排雷，小心翼翼地在雷區中闖出路來。

　　硫磺島的一處隱蔽的暗堡，栗林忠道的指揮部。

　　“報告，美軍登陸部隊現在推進到……”

　　栗林忠道:現在還不是炮兵開火的最佳時機，再等一等，讓美軍登陸部隊近點，再近點。

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　　“報告，美軍登陸部隊已經推進到……”

　　在參謀報告了美軍登陸部隊最新的推進位置後，栗林忠道下定了決心:“命令炮兵開火，給我狠狠地打！”

　　日軍的幾百門榴彈炮、加農炮、重型迫擊炮突然開火，轟擊美軍的登陸灘頭，密集的火力持續不斷。此時的美軍登陸灘頭，美軍作戰部隊和後勤部隊的士兵密集分布，岸邊堆放著各種武器裝備。根據事先測算好的數據，日軍的炮火實現了對美軍登陸灘頭的覆蓋。在日軍的炮火打擊下，美軍登陸部隊傷亡慘重，前進受阻。美軍的艦炮、飛機立即開始打擊暴露的日軍炮兵陣地。在飛機和艦炮火力的大力支援下，美軍登陸部隊向前推進，每前進一步都要付出慘重的代價。日落時，美軍有3萬多人上岸，佔領了寬約3500米，縱深500米到1000米的登陸場。這一天，進攻硫磺島的美軍傷亡在7千人以上。

　　6月11日晚，部署在硫磺島的日軍魚雷艇部隊果斷出擊。借著夜色掩護，日軍15艘T-125魚雷艇如同匕首一般快速向美軍護航航母編隊發起突襲。這些魚雷艇速度快，體積小，在廣袤的海面上毫不起眼，經常閃躲在海浪中。所以突襲的日軍魚雷艇直到接近美軍護航航母編隊外圍防線12公裡左右的位置，才被美軍警戒的驅逐艦和護衛艇通過雷達發現。在德國的技術援助下，日本在1944年開發研製了T-125魚雷艇，從1945年初開始量產。這款新型魚雷艇標準排水量125噸，最高速度42節，最大航程1100公裡，擁有3個610毫米魚雷發射管和1座4聯裝25毫米高平兩用機關炮， 配備了探測雷達。

　　這些日軍魚雷艇對美軍驅逐艦、護衛艇的炮火是毫不理會，持續以42節的速度突進。逼近美軍的護航航母后，日軍魚雷艇紛紛開始發射魚雷。45枚威力強大的610毫米氧氣魚雷撲通落水，飛速突擊。美軍護航航母編隊在夜間提防著日軍潛艇的襲擊，因此陣型相對而言是比較緊密的。日軍的610毫米氧氣魚雷不僅速度飛快，而且航跡除了最初一段外很不顯著，要到很近的距離才看得出來。隨著一聲聲巨大的爆炸聲，有10多艘美軍軍艦被日軍魚雷艇發射的610毫米氧氣魚雷擊中，全部沉沒，其中包括3艘護航航母。完成魚雷施放後，日軍魚雷艇調頭就跑。美軍驅逐艦、護衛艇立即追擊，艦炮火力持續不斷地傾瀉出去，激起了一道又一道的水柱。有4艘日軍魚雷艇被美軍的艦炮火力擊沉。

　　日軍魚雷艇偷襲得手後，日軍潛艇開始發起攻擊。10艘日軍海大型潛艇突襲美軍戰列艦編隊，發射了一輪又一輪的533毫米氧氣魚雷。幾艘美軍巡洋艦、驅逐艦在被日軍潛艇發射的魚雷擊中後沉沒，甚至直接被炸成兩截。美軍戰列艦北卡羅來納號的艦舯、艦尾中了4枚533毫米氧氣魚雷。北卡羅來納號的右舷被炸開4個大缺口，海水瘋狂地湧入艦體，整條軍艦一邊向右側傾斜。20多分鍾後，北卡羅來納號沉沒。美軍戰列艦華盛頓號中了5枚533毫米氧氣魚雷，大量海水湧入，鍋爐停止運轉，10多分鍾後沉沒。美軍驅逐艦對日軍潛艇進行深水炸彈攻擊，炸沉5艘日軍潛艇。