美軍對硫磺島的海空轟擊早已開始。

從1944年8月10日起，駐扎在塞班島的美軍航空兵就開始對小笠原群島進行空襲，重點是硫磺島的機場和為硫磺島進行物資補給的中轉(zhuǎn)地父島的港口設(shè)施。從8月至10月，共進行過48次轟炸，投彈約4000噸，但收效甚微。

11月24日，塞班島的美軍首次出動B—29對日本本土實施轟炸，引起了日軍極大的恐懼，并隨即作出反應(yīng)，三天后即11月27日，硫磺島日軍出動了2架飛機空襲塞班島美軍B—29航空基地，擊毀B—29一架，擊傷十一架。隨后的日子里，硫磺島日軍又多次組織對塞班島美軍航空基地的空襲，至1945年1月2日，已累計擊毀B—29六架，嚴重威脅著美軍B—29航空基地的安全。為壓制硫磺島日軍飛機的襲擾，美軍于1944年12月8日組織了一次海空協(xié)同突擊，出動飛機192架次，其中B—29重轟炸機62架次，B—24中型轟炸機102架次、重巡洋艦3艘、驅(qū)逐艦7艘，共投擲炸彈814噸，發(fā)射203毫米炮彈1500發(fā)、127毫米炮彈5334發(fā)，這樣猛烈的轟擊，卻并未徹底摧毀硫磺島機場，僅僅起了短暫的壓制作用。自這次海空協(xié)同突擊后，美軍在12月間又組織了四次類似的海空聯(lián)合突擊。

12月9日起，由黑爾少將指揮的第七航空隊B—24轟炸機只要天氣允許，幾乎每天出動對硫磺島進行轟炸，塞班島的B—29也不時加入對硫磺島的轟炸，至1945年2月初，美軍共出動艦載機1269架次，岸基航空兵1479架次，軍艦64艘次，總共投擲炸彈6800余噸，發(fā)射大口徑艦炮2萬余發(fā)，其中406毫米炮彈203發(fā)，203毫米炮彈6472發(fā)，127毫米炮彈15251發(fā)。美軍如此猛烈密集的火力轟擊，由于日軍的防御工事異常堅固，效果十分有限，對島上兩個機場也沒能予以徹底摧毀，日軍總能在空襲后迅速修復(fù)，而日軍初步領(lǐng)略到了美軍的火力，更加傾注全力修筑以坑道為骨干的防御工事。

1945年1月26日，完成了對呂宋島登陸作戰(zhàn)支援任務(wù)的第三艦隊返回烏利西基地，進行休整。第三艦隊司令哈爾西上將將指揮權(quán)移交給斯普魯恩斯，第三艦隊隨即改稱第五艦隊，這是美軍自1944年秋開始實行的新措施，為太平洋艦隊配備了兩套司令部指揮參謀人員，在哈爾西指揮下，番號為第三艦隊；當由斯普魯恩斯指揮時則稱之為第五艦隊，一般一人在前線指揮作戰(zhàn)，另一人則在后方籌劃醞釀下一次作戰(zhàn)，這樣既能充分使用兵力，又能迷惑日軍。

最初，斯普魯恩斯和尼米茲都認為攻占這樣一個彈丸小島，不會費多大力氣，但看了對硫磺島的空中偵察所拍攝的航空照片后，才知道在這個島上極可能存在不同尋常的防御系統(tǒng)，史密斯中將仔細研究了航空照片后，表示這將是最難攻占的島嶼，并預(yù)計要付出兩萬人的傷亡。

1月28日當負責組織對日本本土戰(zhàn)略轟炸的陸軍航空兵第二十一航空隊司令柯蒂斯·李梅少將前來協(xié)商航空兵如何支援硫磺島登陸作戰(zhàn)時，斯普魯恩斯就向他提出硫磺島對于戰(zhàn)爭究竟有多少價值？李梅立即肯定地表示沒有硫磺島就無法有效地對日本本土進行戰(zhàn)略轟炸。斯普魯恩斯這才如釋重負，決心不惜付出巨大代價攻取硫磺島。

2月2日，尼米茲來到烏利西，視察硫磺島作戰(zhàn)的準備情況。斯普魯恩斯提議為阻止日軍對硫磺島可能的增援，必須首先使用艦載航空兵對日本本土的關(guān)東地區(qū)機場進行壓制，尼米茲同意了這一計劃。隨后，尼米茲又前往塞班島觀看了將在硫磺島實施登陸作戰(zhàn)的第五兩棲軍的三個海軍陸戰(zhàn)隊師進行的臨戰(zhàn)演習(xí)。

2月10日，斯普魯恩斯以“印第安納波利斯”號重巡洋艦為旗艦，第58特混編隊司令米切爾以“邦克山”號航母為旗艦，一起率領(lǐng)由16艘航母、8艘戰(zhàn)列艦、15艘巡洋艦、77艘驅(qū)逐艦組成的航母編隊駛離烏利西，經(jīng)馬里亞納群島和小笠原群島以東，直撲日本本土。這是美軍自1942年4月杜利特爾空襲東京以來航母編隊第一次襲擊日本本土。斯普魯恩斯計劃16日抵達日本外海，以16日、17日兩天時間對日本本土關(guān)東地區(qū)的機場進行壓制性的空襲，然后再南下參加硫磺島作戰(zhàn)。他特別擔心日軍的神風特攻隊的威脅，所以每艘航母上只30架轟炸機和魚雷機，其余全部搭載戰(zhàn)斗機。為了盡量減少被日軍發(fā)現(xiàn)的可能，出動多艘潛艇在編隊航道前方擔任偵察搜索，而塞班島的岸基航空兵則以B—24和 B—29對編隊經(jīng)過的海域上空進行巡邏警戒。編隊自身還以多艘驅(qū)逐艦在編隊前方組成搜索幕，同時以艦載機進行二十四小時不間斷反潛警戒。正是由于采取了上述嚴密的防范措施，加上惡劣天氣的掩護，美軍航母編隊于16日拂曉一直到達距東京東南125海里海域，此地距最近的日本本土海岸僅60海里，仍沒被日軍發(fā)現(xiàn)。

2月16日，美軍航母編隊出動艦載機1000余架次，分成數(shù)個攻擊波對東京灣各機場進行攻擊，由于天空中陰云低垂，攻擊效果并不理想。

2月17日，美軍又出動兩個攻擊波艦載機500余架次，對關(guān)東地區(qū)的機場、飛機制造廠、錨泊船舶等目標進行了轟炸。兩天里，美軍在空戰(zhàn)中擊落日機332架，在地面上擊毀日機177架，給一些機場、飛機制造廠造成了一定破壞，這次空襲的效果不是很大，但卻極大吸引了日軍注意力。當天下午，美軍航母編隊離開日本外海南下，參加硫磺島作戰(zhàn)。