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。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。
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、追击炮、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，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。
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…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1944年12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12月间又组织了四次类似的海空联合突击。
12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。
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。
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。
2月2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。
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。他特别担心日军的神风特攻队的威胁，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。
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。
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。
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。
2月15日，美海军部长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。
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。
2月29日约6时45分左右，共计30O余架飞机就轰炸了这个不大的登陆场。
炸弹落在海滩上炸起的黑色火山灰在空气中四散开来，整个硫磺岛都好象笼罩在一片黑色的大雾中。7时30分左右，第一批突击队员们离开了运输舰登上了登陆艇，冲锋舟和两栖登陆车。到了8时正，飞机仍在轰炸，其炸弹下落的密度和爆炸的猛烈程度简直令人难以置信。而一大批重巡洋舰，轻巡洋舰，驱逐舰也加入进来，在距海滩1500米的地方，这些军舰一字排开，直接向岛上轰击。硫磺岛整个被黑烟和火光淹没了，以至于一些将要登陆的海军陆战队士兵们怀疑，他们的双脚还未踏上这个小岛，这个小岛就从海面上消失，沉人海中。美国海军陆战队中一名叫理查德。E。莫森的随军记者，通过不同的波段，用无线电向千百万个美国家庭直播了登陆作战的情况。他是这样描述的：
……天气本来就不太好，可现在变得更糟了！一大片乌云笼罩在登陆的海滩上，不过这可不是自然的，这是我们美国人的炮弹和炸弹造成的……．这里是硫磺岛，这是最直接的现场报道。在登陆点右边有一个悬岩，悬岩上有一个水泥碉堡……，上帝啊！日本人开火了！是重迫击炮和高射机枪，曳光弹象是一连串的红色乒乓球……，啊！一艘巡洋舰开始对着它开火了，飞机也赶过去了……。爆炸！完了！日本人的碉堡完了！碉堡口由于火药的爆炸被熏黑了，碉堡垮坍了……．炮弹和炸弹扬起了大批土浪，海滩后的硫磺岛己成为一个火岛…．莫森的报道大为成功，他的知名度大大的增加了，成为了美国家喻户晓的随军记者。人们说：
“他的报道远比炸弹和炮弹的爆炸声，飞机俯冲时的啸叫声，更使人激动和扣人心弦。”硫磺岛二箭岛沙滩的登陆点附近，海水并不太深，只有几米。但在沙滩后面就有一个由火山岩石构威的，高约1。7米左右的台阶，台阶上盖满了厚厚地火山灰，台阶后面是一个光滑的斜坡，斜坡后面居高临下的又是一个高约1。2米的火山岩石台阶。这些都不是日本人修筑的，而是大自然天然而威的地形。它挡住了美军的坦克，装甲车，推土机和特种两栖作战车的去路。美军舰载轰炸机正拚命地向这些台阶扔炸弹，想将这些台阶炸毁，为坦克，装甲车和其它军用车辆打开前进的缺口。战斗机则在扫射海滩周围它们认为可疑的一切目标。
一些登陆艇也用火箭弹开火。
8时30分，第一批登陆艇开始冲向沙滩，其余的冲锋舟，登陆艇，两栖登陆车，以5分钟为间隔，一批跟着一批前进。登陆艇登陆的顺序是：第一批是配置有75毫米口径火炮和迫击炮，无后座力炮，机枪，火焰喷射枪的突击队的陆战队官兵；第二批是坦克，装甲车和推土机；第三批是支援部队：最后才是后勤人员和战地临时医院。8时45分，第一批由马里亚纳群岛起飞赶到硫磺岛上空的”B…29”超级空中堡垒和从航空母舰上起飞的舰载轰炸机，再一次猛烈地轰炸了将要登陆的硫磺岛西南地区。
而在海面上的第38特遣舰队的战列舰和重巡洋舰也开始了向海滩进行弹幕射击。军舰的炮击几乎达到了1000米的纵深。再远一点就会穿过整个小岛，炮弹就会落在另一边的海水中爆炸了。在这猛烈的炮击和轰炸下，岛上的日本守军似乎都死光了，一枪不放，一炮不发，一片寂静。海滩上又一次扬起了以黑为主调，夹杂着白，黄，红颜色的烟雾。9时正，第一批海军陆战队突击队登陆了，士兵们跳下登陆艇，拖着迫击炮，机枪和无后座力炮，涉着海水向沙滩冲进。
沙滩上的黑色火山灰细得象烟尘一样，埋到了士兵们的小腿深处，这是前进中的唯一困难，大量官兵们在烟雾中奋力向沙滩冲去。按计划，一支以冲锋枪，火焰喷射器，无后座力炮武装起来的突击队首先登陆，他们的任务是占领那个斜坡，扫清日本人有可能暗藏在火山岩石台阶上的地堡，并要在斜坡上面的那个高1。2米的岩石台阶上炸出一个缺口，打开一个前进的通路来。而后面登陆艇上的士兵们则在待命，他们看着第一批载着自己同伴的登陆艇冲近了沙滩，海军陆战队的突击队员们开始登岛了。
在整个战役的过程中，总会有一个人是最先踏上敌方的土地上的