美軍在
1945年2月23日至24日首次對東京採取大規模燃燒彈攻勢,當晚174架B-29轟炸機在東京拋下大量
凝固汽油彈,把東京約2.56平方千米的地方焚燬。
隨後在3月9日至10日,美軍再派出334架B-29轟炸機從
馬利亞納群島出發,再次使用凝固汽油彈對東京進行持續2小時的地毯式轟炸,每架飛機攜帶六至八噸燃燒彈,燃燒面積可達6500平方米。為避免不必要的傷亡,空襲時各轟炸機單獨轟炸而不進行編隊。當晚東京出現
火災旋風,334架B-29共投下了超過2千噸燃燒彈,產生的高溫足以使區內所有可燃物(包括人體)燒著,造成近10萬人死亡,近41平方千米的地方被焚燬,主要是
皇居以東的地區,東京約有四分之一被夷為平地,其中18%是工業區,63%是商業區,其餘是住宅區。計劃中的22個工業目標全部摧毀,26萬7千多幢建築付之一炬,上百萬人無家可歸,83793人被燒死,10萬被燒成重傷。空襲中有9架B-29被擊落,5架負重傷並在海面迫降,42架其餘受傷飛機返回了基地。大火之後的清理工作進行了25天。
3月9日的轟炸可能是人類歷史上最具破壞性的非核武空襲,這比二次大戰中任何一次軍事行動都造成了更多的傷亡,破壞力可以和後來的原爆相比。
美軍轟炸過程中許多東京市民逃離出城。策劃轟炸行動的柯蒂斯·李梅(Curtis LeMay)派美機投下警告傳單,通知下一步轟炸的目標,使他們更加恐懼。僅東京就有上百萬人逃往農村,工廠工人的出勤率不到從前的一半。轟炸東京及其他城市使日本戰時經濟陷入癱瘓。
其後美軍在5月26日再一次派出470架飛機轟炸東京,造成7415人死傷,22萬間房屋被焚燬。連月來轟炸使東京有一半的建築物被摧毀。