太平洋戰爭後期，尼米茲將軍跳島戰術大獲成功，美軍一舉佔領了馬里亞納羣島和硫磺島，爲轟炸東京做好了準備工作。在此之前美軍僅僅在珍珠港事件後，對日本本土進行過一次報復性轟炸，這次美國人已經做好準備要讓日本鬼子付出代價了。
當時的日本工業體系大多是藏身居民區小作坊內，大工廠將零件承包給無數的小作坊，最後回收零件進行組裝，這是當時日本國內最典型的工業模式。因此如果僅僅轟炸日本工業區的話勢必無法對日本的軍事工業造成實質性影響，於是美國人這次打算對日本進行無差別轟炸，不管是居民區還是工業區都難逃被打擊的命運。
首先美軍出動了174架B-29轟炸機發動了首次攻擊，這次美國人選擇使用凝固汽油彈，此次空襲美軍把東京2.5平方公里的地面全部焚燬。由於此時美軍已經完全掌握了制空權，因此他們的轟炸機隨時都可以起飛，對東京進行地毯式轟炸。其中最大的一次空襲行動美軍派出334架B-29轟炸機投下了2千噸燃燒彈，此次轟炸燃燒面積高達41平方千米。此次空襲破壞力堪比廣島核爆威力，近10萬日本人死在此次空襲之中，幾萬死難者都是因爲燃燒耗盡氧氣而窒息死亡，尤以低窪區最爲悲慘，着火、缺氧者爭相跳入河中求生，結果河裏漂滿如木炭一樣黑的屍體。人們爭相躲入堅固的明治座劇院，院內窒息而死的屍體互疊有2米之高。另外還有100萬人無家可歸，整個東京有四分之一的地區被夷爲平地。
日本學者將美軍的數次大轟炸稱之爲“東京大屠殺”，而國際史學界稱之爲“李梅火攻”。時任轟炸機部隊司令的柯蒂斯·李梅少將改變了以往的轟炸方式，決定將白天轟炸改爲夜間轟炸，將炮彈轟炸改爲燃燒彈轟炸。美軍的攻擊不僅僅侷限於東京，名古屋、大阪、神戶等地都遭到美軍無差別轟炸，不過規模都比不上東京大轟炸，在廣島長崎核爆之前，東京大轟炸是人類歷史上最具破壞性的空襲。
當然美國人刻意避開了日本皇宮，美國人擔心一旦轟炸皇宮，萬一天皇沒死很有可能會激化天皇和日本民衆對美國人的恨意，那樣將更難結束戰爭。另外如果天皇死了，美軍將很難通過天皇宣佈投降詔書。不過雖然造成了巨大的人員傷亡，套用一句原子彈轟炸的話“原子彈下無冤魂”，“大轟炸下也沒有冤魂”。
