根据第二次世界大战的历史资料统计，从1944年到1945年8月15日，美国空军总共出动了5.2万架次轰炸机针对日本本体实施战略轰炸，空袭了日本境内98座城市。其中有些城市被毁40%-60%，基本上已经是成为了一片废墟。根据战后美国发表的战略轰炸调查报告称，对日本最后9个月的战略轰炸，造成平民伤亡80.6万人，其中死33万人(包括原子弹轰炸在内)。
为报复日本，第一次空袭东京
二战初期日本气焰非常嚣张，特别是偷袭珍珠港成功以后，日本席卷了南太平洋，征服了缅甸、马来西亚、新加坡、菲律宾、东印度群岛等地。此时盟军节节败退，日本掌握太平洋的制海权和制空权，初步实现自己大东亚共荣圈的梦想。在此期间，美国为了报复日本，决定对东京进行轰炸，以打击日本的士气。
由于残存的海军基地距离日本本土太远，只能利用海军航空母舰靠近日本，然后利用海军舰载机进行轰炸。当时日本在本土800公里以外有雷达艇巡逻，因此空袭飞机必须在880公里以外起飞。对于当时的舰载机来说，往返航程太远，并且航母等待空袭飞机的返回过于危险。因此，美国最终采用远程轰炸机，并且这些飞机在完成对东京的轰炸以后直接向西飞到大陆机场进行降落。
美军任命杜立特中校担任轰战机的指挥官，因而这次轰炸被称为"杜立特空袭"。第一次轰炸东京是1942年4月18日，一共16个机组，他们驾驶B-25轰战机。12点30分，当他们来到东京上空的时候，在东京中心广场上，刚刚结束防空演习的日本民众还以为是演习。直到炸弹落下，他们才知道真正的战争已经来临。这次空袭主要意义还是震动日本民众，其本身所造成的破坏有限。在完成任务以后，绝大部分的人都平安的抵达了中国大陆，15个机组中共有75人，其中3人阵亡，8人被俘虏，64人被中国军民救助起来。
这活下来的64个人又参与了后续的战争，共有11人死亡，其中4人是死在了中国战场。被俘虏的8个人，有三人被日本人判处了死刑，剩下5人之中一人被虐待致死，最后的4个人经历了三年半的煎熬，最终活了下来。
唯一没有到中国大陆的是8号机，由于当时飞机没油了，并且飞机上的机枪塔也失效了。所以他们只能选择北上飞到苏联的海参崴。后来这个5个美国人也平安的回到了美国。
中国军民救助了这些美国飞行员，因而引起了日军的报复。更重要的是这是日本第一次遭受轰炸，对国民的信心打击很大。所以日本发动了浙赣战役，破坏了丽水、玉山、衢州等地的机场。整个战役持续了4个月，中国军民有25万人被杀。
美国空军对日本本土进行持续战略轰炸
随着战争的进行，日本开始走下坡路了，等到1944年的时候，美国完全获得了制海权和制空权，因此美国对日本本土进行大规模的轰炸已经成为可能。1944年到1945年，美国利用B-29对日本进行了无数次的轰炸，但是效果不好。原因在于美国人以对付德国人的思路来对付日本人。因为德国工业区集中，轰炸效果非常明显，但是日本工业区分散，很难彻底摧毁他的军工企业。
直到李梅开始指挥对日本的轰炸。他发现日本多是木质结构的房屋，因此他决定采用燃烧弹进行火攻，这便是非常有名的火烧东京。
这一期间美军对日本本土的轰炸主要分为三个阶段：
第一阶段：1944年6月到1944年10月。美国空军第20轰炸机联队的68架B-29飞机，从成都机场出发，轰炸日本九州钢铁厂，其后又对长崎、佐世保等工业区进行轰炸。这一阶段的轰炸持续5个月，共计出动22次，投弹万余吨，不过效果并不好。
第二阶段：1944年11月到1945年2月。美国空军第21轰炸机联队的111架B-29飞机对东京进行轰炸。随后，他们的轰炸范围扩大到大阪、神户、名古屋等地。由于缺乏战斗机护航，轰炸机损失很大。不过好消息就是由于采用低空面积燃烧弹轰炸，效果非常好。
第三阶段：1945年3月到1945年8月。美国空军334架B-29轰炸机夜袭东京，投掷大量燃烧弹，使得东京遭到毁灭性的打击。随后，他们又对大阪、名古屋等地投掷燃烧弹。
美国空军对日本的战略轰炸历时14个月，对日本本土共投弹16.08万吨。其中主要轰炸行动集中在后9个月，特别是李梅倡导的用燃烧弹进行轰炸，取得了明显成效。根据日本内务省的调查，轰炸共造成伤亡554350人，毁坏房屋244万栋，800万人无家可归。日本的工业在轰炸中遭到重大破坏，电力和炼油工业生产能力分别下降70%和83%，飞机工业下降60%，飞机产量从1944年的月平均2341架下降到1945年8月的200架。其它工业也遭到不同程度的破坏，国民经济濒临崩溃。不管怎样李梅的大轰炸威力比原子弹造成的伤害还大!
以东京为例。1945年3月10日，334架美军B-29轰战机对东京投下了2000吨的燃烧弹，导致了10万人死亡(日本人的数据是30万人)，100万人无家可归，这是二战中最为惨重的空袭。燃烧弹爆炸引发的大火，飞机在250公里以外的太平洋上依然可以看到。整个东京可以说是遭到了毁灭性的打击，只有大型的坚固建筑未受破坏。大火过后，日本政府调动了大量人力，花了25天时间才把烧焦的尸体清除完毕。
美军对日本本土的轰炸无益加速了战争的进程，特别是火攻东京，"这次空袭动摇了整个国家的基础"。美军鲍尔将军这样评价火攻东京，"它不比原子弹轰炸广岛长崎的效果差。"