年美军完全夺取了塞班岛、关岛、提尼安岛为中心的马里亚纳群岛，大大缩小了飞机作战半径，自11月起，开始空袭东京。由于要躲避日军战斗机拦截和高炮射击，B-29轰炸机上升到1万米高空投弹，只有10％的炸弹能命中目标，日本工厂的绝大多数还能正常生产。
看到预想的目标达不到，美国军方柯蒂斯·李梅将军，人称“冷战之鹰”主导了轰炸任务，对轰炸战略进行了新的研究和调整。
起初美军采取白天轰炸的战略，但战果有限且损失不小。2月19日，一群B-29还未进入日本本土，就遭到大批“钟馗”战斗机拦截，共有10架被击落。李梅通过总结轰炸经验，发现从高空投掷爆破弹不仅命中率低，而且只轰炸日本的工厂也不能从根本上破坏生产潜力。当时日本武器的零部件大都由居民区的小作坊生产，最后送到工厂组装，而居民区住房密集且多为木结构，如果大量投掷燃烧弹并在大风天气，就可形成难以扑灭的大火灾。居民区一旦被炸毁，小作坊不能生产，工厂的组装也就停顿下来了。
3月9日，李梅下令开始执行“火烧东京”计划。在晚间出动了架B-29重型轰炸机。为了增加载弹量，李梅让轰炸机卸下除尾炮以外的所有武器，全部携带燃烧弹，载弹量从3吨增加到7吨，以小编队多方向进入东京，靠雷达指引轰炸。
东京，这个当时有万人口的大城市在年3月9日午夜，遇到了恐怖程度不亚于关东大地震的灾难。多达50万枚重7公斤的小燃烧弹，如雨点般地投掷下来。大量燃烧弹在成片的木房上引发了冲天烈焰。
美军投下的炸弹弹坑
美机投下的燃烧弹，是刚制成的凝固汽油弹，难以用水扑灭。3月9日夜间投下吨燃烧弹时，东京恰好刮起强劲的西北风，一些街区瞬间呈现“火爆”场面，温度高达上千度。不少市民受不了灼烤，跳入市内的河中，没想到河水也被烧得沸腾起来，第二天早上，东京许多河面都漂满了煮熟了的尸体。
3月10日天亮时，东京四分之一的区域即40平方公里被烧成青烟缭绕的平地，26万幢房屋付之一炬，刮大风时迷眼的不是沙子，而是人的骨灰。随后市内发现8.3万具尸体，若再算上失踪人员和葬身于废墟之下的人，估计当夜有10万人被烧死，还有10万人被烧伤，那一夜死亡的人数比广岛或长崎在原子弹爆炸中死亡的人数还多。这是世界战争史上因轰炸造成人员伤亡最多的一次。
按照年世界各大国同意的国际空战规律，飞机应禁止轰炸平民区。
但是，年“九一八”事变后的10月8日，日军首先违反了本国政府承诺遵守的国际规律，以11架飞机空袭锦州居民区和学校，开创了无差别轰炸的野蛮先例，此后在中国和其他国家又肆意轰炸平民以实施恫吓。
结果恶有恶报，日本人最终尝到先前加在别国头上的恐怖。
柯蒂斯·李梅将军“火烧东京”后的第二天，几百架B-29轰炸机有先后对名古屋、大阪、神户等大城市，进行了夜袭轰炸。
此后，美军的空袭范围不断扩大，到同年7月已经向日本投弹共16万吨，其中10万吨以上是燃烧弹，其余炸弹多投向铁路枢纽和港口，以破坏运输系统。
根据战后美军的调查发现，燃烧弹主要适合于烧毁老百姓住的木房，日本几个主要大城市的居民区约一半被焚烧，工厂厂房和大型建筑物损失并不大。由于遭受可怕的火攻，日本各大城市有万居民逃到乡下，导致许多工厂无人上班，大量小作坊也被烧掉，这都造成生产链中断，基本达到了破坏日本军工生产和经济生活的战略目标。