硫磺岛北距东京六百五十海里，南距马里亚纳群岛的塞班岛六百三十海里，几乎正处在两地的中间，岛上的日军不仅可以向东京提供早期预警，而且可以起飞战斗机进行拦截，甚至还不断出动飞机攻击美军在塞班岛等地的机场，更是大大降低了美军对日本本土战略轰炸的作用。硫磺岛对美军而言，简直是如鲠在喉。如果美军占领硫磺岛，那所有的不利都转化为有利，从硫磺岛起飞b―29航程减少一半，载弹量则可增加一倍；战斗机如从硫磺岛起飞，可以为b―29提供全程伴随护航；甚至连b―24这样的中型轰炸机也能从硫磺岛起飞空袭日本本土；更重要的是硫磺岛还可作为b―29的备降机场，供受伤的b―29紧急降落或加油。因此美军对硫磺岛是势在必得美陆军航空兵司令阿诺德上将于一九四四年年四月十七日向美参谋长联席会议提出攻占硫磺岛的请求，美参谋长联席会议随即同意这一请求，责成太平洋战区担负此项作战，太平洋战区总司令兼太平洋舰队总司令尼米兹上将为就近指挥，将其指挥部从珍珠港移至关岛。
一九四四年是月初，太平洋舰队司令部的参谋人员就将进攻硫磺岛的计划制定出来，参加作战的地面部队为第五两栖军，下辖海军陆战队第三师、第四师、第五师，共约六万人，由霍兰史密斯中将指挥；登陆编队和支援编队，由凯利特纳中将指挥；米切尔中将指挥的第五十八特混编队负责海空掩护；所有参战登陆舰艇约五百艘，军舰约四百艘，飞机约两千架，由第五舰队司令斯普鲁恩斯上将统一指挥。
由于参战部队中相当部分正在支援对吕宋岛的登陆作战，硫磺岛战役只得等吕宋岛战役结束后的一九四五年一月才能开始，又因为吕宋岛战役进展缓慢，结束的日期从计划的一九四四年十二月而是日推迟到了一九四五年一月九日，尼米兹再将硫磺岛的作战推迟到一九四五年二月中旬。
硫磺岛，位于小笠原群岛南部，是该群岛的第二大岛，北距东京一千二百余公里，南距塞班岛一千一百余公里，东南距马里亚纳群岛五百余公里。岛长约八千米，宽约四千米米，形状酷似火腿，面积约二十平方公里，岛的南部有一座尚未完全冷却的死火山，叫折钵山，海拔一百六十米，终年喷发着雾气，硫磺味弥漫全岛，故此得名。折钵山以北有一片比较宽阔平整的高地，称为中部高地，再往北，地形逐渐起伏，并有数座山峰，被称为元山地区，岛上大部分地区都覆盖着厚厚的火山灰。虽然硫磺岛岛小人少，但正处在东京与塞班岛之间，战略地位非常重要。
在一九四四年前，日军仅仅把硫磺岛作为太平洋中部与南部的航空中继基地，只部署了海军守备部队一千五百余人和飞机二十架。一九四四年马里亚纳群岛失守后，硫磺岛的重要性日趋明显，日军才开始大力加强其防御力量，三月下旬将四千余陆军部队送上岛；五月将硫磺岛的陆军部队整编为第一零九师团，由神田正种中将任师团长，并在岛上配备了一百二十毫米和一百五十五毫米岸炮、一百毫米毫米高射炮和双联装二十五毫米高射炮；七月海军第二十七航空战队也调至岛上。截止一九四五年二月，日军在岛上陆军约一万五千余人，海军约七千余人，，飞机三十余架，由栗林统一指挥。日军在岛上的中部高地和元山地区各建有一个机场，分别叫做千岛机场和元山机场，也叫一号机场和二号机场，并在二号机场以北建造第三个机场。由于美军迅速攻占了马里亚纳群岛，原计划运往马里亚纳群岛的人员、装备和物资都被就近转用于硫磺岛，尽管美军组织飞机、潜艇全力出击，企图切断硫磺岛的增援和补给，但日军以父岛为中转站，采取小艇驳运的方式，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。神田正中是出色的职业军人，曾担任过第六师团的指挥官，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。
神田正中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、迫击炮、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二十八公里长，由于时间不够，当美军发动进攻时只完成了百分之七十，约十八公里，而且折钵山与元山之间也没有坑道连接。
神田正中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。神田正中的这些苦心经营，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。
从一九四四年八月十日起，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。从八月至十月，共进行过四十八次轰炸，投弹约四千吨，但收效甚微。
十一月二十四日，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，三天后即十一月二十七日，硫磺岛上的日军出动了两架飞机空袭塞班岛美军b―29航空基地，击毁b―29一架，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，至一九四五年一月二日，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，美军于一九四四年十二月八日组织了一次海空协同突击，出动飞机一百九十二架次，其中b―29重轰炸机六十二架次，b―24中型轰炸机一百零二次架次、重巡洋舰三艘、驱逐舰七艘，共投掷炸弹八百一十四吨，发射二零三毫米炮弹一千五百发、一百二十七毫米炮弹五千三百三十四发，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，美军在十二月间又组织了四次类似的海空联合突击。
十二月九日起，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，至一九四五年二月初，美军共出动舰载机一千二百六十九架次，岸基航空兵一千四百七十九架次，军舰六十四艘次，总共投掷炸弹六千八百余吨，发射大口径舰炮炮弹两万余发，其中四百零六毫米炮弹二百零三发，二零三毫米炮弹六千多发，一百二十七毫米炮弹一万发。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。
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