很快美軍已有8個步兵營和1個坦克營上岸，正竭力擴大登陸場。十一時，風向轉為東南，風力逐漸加大，給美軍的登陸帶來了很不利的影響，這時各團的預備隊營正在登陸，許多登陸艇被強勁的陣風吹得失去控製，甚至傾覆，再加上日軍炮火的轟擊，灘頭上到處都是損壞的登陸艇，而後續的物資和人員仍在按計劃源源不斷上岸，整個海灘一片混亂。但這樣混亂的場景因塵土飛揚，硝煙彌漫，海麵上的軍艦根本看不清楚，特納向尼米茲報告登陸部隊幾乎沒遇到抵抗，傷亡輕微。
十二時許，美軍陸戰四師二十三團才前進了450米，接著繼續在火力支援下攻擊前進，直到十四時，才攻到一號機場。而四師的另一個團二十五團則被日軍在藍二灘東北的一個小艇專用港邊懸崖上的大量永備發射點所阻，傷亡嚴重，卻毫無進展，為摧毀這些永備發射點，美軍使用了一種新的引導艦炮射擊法：先以登陸艇向目標發射曳光彈，巡洋艦再根據曳光彈的彈著射擊，效果還算不錯，但是日軍在懸崖上的工事已經修通了交通巷道，所以兵力損失並不大，到黃昏時分，終於消除了這些火力點的威脅，但二十五團在登陸當天幾乎沒有進展。陸戰五師情況梢好，二十八團已割裂折缽山與其他地區日軍的聯係，將其包圍起來；二十七團在海灘上被困四十分鍾之後，終於取得了突破，推進到了一號機場南端。
日落時，美軍已有6個步兵團、6個炮兵營和2個坦克營共約三萬人上岸，占領了寬約3600米，縱深從650米到1000米不等的登陸場，全天有566人陣亡，1858人負傷，傷亡總數約占登陸總人數的8%。就第一天的戰況而言，還不算太糟糕，但隨後的戰鬥將更加艱巨。
天黑後，美軍害怕日軍發動大規模夜襲，海麵上的軍艦幾乎不間斷地向島上發射照明彈，將黑夜照得如同白晝，出乎意外的是，日軍通常會在登陸的當天夜間發動的夜襲根本沒有，除了一些小股日軍的襲擾外，太平無事。這是因為栗林深知自己的實力，堅決不采取自殺性的衝鋒。度過了第一個平安的夜晚後，迎接美軍的將是更為殘酷的戰鬥。
太初二十四年2月20日，從淩晨開始，美軍艦炮就根據登陸部隊的要求進行火力準備。八時三十分，美軍登陸部隊發起了進攻，陸戰四師在艦炮和坦克支援下，攻占了一號機場，並切斷了島南日軍與元山之間的聯係。機場剛剛被攻占，工兵就開始全力搶修，以便盡快能投入使用。陸戰五師向折缽山攻擊，由於日軍很多工事都建在艦炮火力無法射擊到的岩洞中，在坦克到來前，二十八團幾乎無法前進，最後在坦克掩護下，以手*榴彈、炸藥包、火焰噴射器逐一消滅岩洞中的日軍，有時甚至出動推土機將洞口封閉，因此進展極為緩慢，直到黃昏，才總共前進了180米。而且日軍的幾次爆破和自殺式反衝擊讓美軍也措手不及，損失了部分兵力。
太初二十四年2月21日，島上的激戰仍在繼續，進展十分有限。海灘勤務大隊經過不懈的努力，解決了灘頭的混亂局麵，天氣卻愈加惡劣，海上風大浪高，嚴重影響了補給品的卸載。由於島上的部隊傷亡較大，作為預備隊的陸戰三師二十一團奉命上島投入戰鬥。
太初二十四年2月22日，因大雨美軍登陸部隊被迫停止進攻，抓緊進行戰地休整。由於三天來，美軍在硫磺島上陣亡、失蹤人數已達1204人，負傷4108人。美國國內的新聞界甚至強烈要求“讓陸戰隊喘口氣——給日本人放毒氣。”誠然，對付隱藏在坑道或岩洞中的日軍，毒氣既實用，又比火焰噴射器更為“仁慈”，盡管美、日兩國都沒有簽署嚴禁使用毒氣的《日內瓦公約》，但羅斯福總統和尼米茲都不願違反公約，戰後尼米茲承認，沒有使用毒氣完全是出於道義的考慮，結果使大量優秀的陸戰隊員付出了生命代價。
太初二十四年2月23日，美軍陸戰四師以二號機場為目標發起總攻，但在日軍永備發射點、坑道、地堡和岩洞工事組成的防線前，推進極為緩慢，簡直像蝸牛爬行。全天，隻有右翼前進了約300米，左翼和中間幾乎毫無進展。這天唯一的戰果是在折缽山，美軍因其不斷噴發煙霧，稱之為“熱岩”，日軍幾乎將整座山掏空，修築有數以千計形如蜂窩一樣密集的火力點，尤其是山頂的觀察哨，居高臨下俯瞰整個東海岸，能準確指引、校正縱深炮火的射擊，對於美軍威脅極大。經四天血戰，十時二十分，陸戰五師二十八團由哈羅得.希勒中尉率領的40人組成的小分隊，終於攻上了折缽山山頂，升起了一麵美國國旗。盡管折缽山上，仍有近千日軍憑借著坑道和岩洞工事在拚死抵抗。四小時後，希勒的士兵又插起了一麵更大的星條旗，美聯社記者喬.羅森塔爾將插旗時的情景拍攝下來，這張照片隨即廣為流傳，成為勝利的象征。後來太平洋戰區總部還專門查詢插旗的陸戰隊員姓名和家庭地址，進行表彰。剛趕到硫磺島視察的美國海軍部長福雷斯特和第五兩棲軍軍長史密斯注視著在折缽山山頂飄揚的國旗，非常激動，福雷斯特總結到：“折缽山升起的國旗意味著海軍陸戰隊從此後五百年的榮譽！”海麵上軍艦上的水兵看到這麵象征勝利的旗幟，歡聲雷動！——特納將陸戰五師二十八團留在折缽山，負責肅清山上殘餘的日軍，而五師的另兩個團則調到北部，協同四師攻擊元山地區的日軍。
同日美軍的航母編隊在硫磺島以東海域與海上勤務大隊會合，接受海上補給，當晚再次向日本本土進發，以壓製日寇可能對硫磺島的支援。
太初二十四年2月24日，戰鬥更為激烈殘酷，陸戰三師二十一團在海空火力的大力支援下，由坦克開道，終於突破了日軍在二號機場南側的防線，推進730米，拔除了日軍近800個碉堡，日軍隨即發動了一次逆襲，二十一團猝不及防，一度被迫後退，隨後在艦炮支援下拚死反擊，才將陣地鞏固。很快美軍就發現，隨著逐漸升高的地形，日軍構築了密如蟻穴的地堡和縱橫交錯的坑道網，憑借著這些工事抵抗是越來越頑強。至當天，美軍傷亡總數已達6000人，其中陣亡1600人，麵對如此慘重的傷亡，美軍將作為預備隊的陸戰三師師部和陸戰第九團、野戰炮兵第十二團送上島，投入戰鬥。
太初二十四年2月25日，三個陸戰師在硫磺島並肩開始攻擊，四師在右，三師居中，五師在左，並列向東北推進。同一天拂曉，美軍的航母編隊到達距東京東南190海裏海域，出動艦載機對東京地區的日寇機場和飛機製造廠進行空襲，和第一次空襲一樣，因為天氣惡劣，轟炸效果並不理想，米切爾隨後指揮航母編隊轉向西南，前去突擊大島。於太初二十四年3月1日對衝繩首府那霸進行了空襲，同時對大島、慶良間列島和奄美大島等地進行了航空攝影，為即將開始的衝繩戰役提供資料。航母編隊最後於太初二十四年3月4日返迴了烏利西。
硫磺島上的美軍每前進一步，都要付出巨大的代價，戰鬥已經成為不折不扣的消耗，有時一整天隻前進4米，慘重的傷亡甚至使軍官們都沒有勇氣再將士兵投入戰鬥。在對島上第二製高點382高地的爭奪中，陸戰四師屢屢陷入日寇交叉火網，傷亡極其慘重，382高地因此被稱為“絞肉機”，戰鬥部隊的傷亡高達50%以上，有經驗的連、排長和軍士長傷亡殆盡，許多部隊連長由少尉或上士擔任，而排、班長大都由普通士兵擔任。美軍必須逐一消滅側翼的日寇陣地，解除側翼威脅，才有可能向前推進，所以戰鬥異常殘酷、激烈，直到太初二十四年3月2日，二十四團才攻上了高地，但所付出的傷亡是巨大的，有好幾個連的官兵非死即傷，幾乎全連覆沒。
左翼的五師，攻擊362高地的遭遇與四師在382高地如出一轍：剛攻上山頭，側翼日寇立即以密集火力封鎖美軍的退路，再以縱深火力和兇猛的反擊將攻上高地的美軍盡數消滅，美軍死傷枕籍，卻毫無收獲，隻得先消滅最突出部的日寇陣地，再步步為營艱難向前推進。日軍早已掌握了美軍的攻擊程序，先是航空火力準備，再是艦炮火力轟擊，接著是地麵炮火射擊，最後才是步兵衝擊，所以日軍總在坑道裏躲過美軍的炮火，再進入陣地迎擊步兵的進攻，美軍一次又一次的攻勢都落空了。美軍飽嚐失利的滋味，終於痛定思痛，改變戰術，太初二十四年3月7日拂曉，美軍沒進行任何炮火準備，借助黎明前的黑夜，悄然接近日軍陣地，突然發起衝擊，打了日軍一個措手不及，一舉攻占了362高地。
陸戰隊員的巨大犧牲並沒有白費，太初二十四年3月3日，就有一架c-47運輸機在硫磺島的一號機場降落。次日一架在空襲日本本土時受傷的b-29在硫磺島緊急降落，硫磺島的戰略價值已經開始得到了體現。硫磺島雖然已經被美軍基本控製，但是日軍的反撲依然如跗骨之蛆，美國人的血還沒有流盡，而美國人更想不到的是他們的災難還在醞釀之中。
十二時許，美軍陸戰四師二十三團才前進了450米，接著繼續在火力支援下攻擊前進，直到十四時，才攻到一號機場。而四師的另一個團二十五團則被日軍在藍二灘東北的一個小艇專用港邊懸崖上的大量永備發射點所阻，傷亡嚴重，卻毫無進展，為摧毀這些永備發射點，美軍使用了一種新的引導艦炮射擊法：先以登陸艇向目標發射曳光彈，巡洋艦再根據曳光彈的彈著射擊，效果還算不錯，但是日軍在懸崖上的工事已經修通了交通巷道，所以兵力損失並不大，到黃昏時分，終於消除了這些火力點的威脅，但二十五團在登陸當天幾乎沒有進展。陸戰五師情況梢好，二十八團已割裂折缽山與其他地區日軍的聯係，將其包圍起來；二十七團在海灘上被困四十分鍾之後，終於取得了突破，推進到了一號機場南端。
日落時，美軍已有6個步兵團、6個炮兵營和2個坦克營共約三萬人上岸，占領了寬約3600米，縱深從650米到1000米不等的登陸場，全天有566人陣亡，1858人負傷，傷亡總數約占登陸總人數的8%。就第一天的戰況而言，還不算太糟糕，但隨後的戰鬥將更加艱巨。
天黑後，美軍害怕日軍發動大規模夜襲，海麵上的軍艦幾乎不間斷地向島上發射照明彈，將黑夜照得如同白晝，出乎意外的是，日軍通常會在登陸的當天夜間發動的夜襲根本沒有，除了一些小股日軍的襲擾外，太平無事。這是因為栗林深知自己的實力，堅決不采取自殺性的衝鋒。度過了第一個平安的夜晚後，迎接美軍的將是更為殘酷的戰鬥。
太初二十四年2月20日，從淩晨開始，美軍艦炮就根據登陸部隊的要求進行火力準備。八時三十分，美軍登陸部隊發起了進攻，陸戰四師在艦炮和坦克支援下，攻占了一號機場，並切斷了島南日軍與元山之間的聯係。機場剛剛被攻占，工兵就開始全力搶修，以便盡快能投入使用。陸戰五師向折缽山攻擊，由於日軍很多工事都建在艦炮火力無法射擊到的岩洞中，在坦克到來前，二十八團幾乎無法前進，最後在坦克掩護下，以手*榴彈、炸藥包、火焰噴射器逐一消滅岩洞中的日軍，有時甚至出動推土機將洞口封閉，因此進展極為緩慢，直到黃昏，才總共前進了180米。而且日軍的幾次爆破和自殺式反衝擊讓美軍也措手不及，損失了部分兵力。
太初二十四年2月21日，島上的激戰仍在繼續，進展十分有限。海灘勤務大隊經過不懈的努力，解決了灘頭的混亂局麵，天氣卻愈加惡劣，海上風大浪高，嚴重影響了補給品的卸載。由於島上的部隊傷亡較大，作為預備隊的陸戰三師二十一團奉命上島投入戰鬥。
太初二十四年2月22日，因大雨美軍登陸部隊被迫停止進攻，抓緊進行戰地休整。由於三天來，美軍在硫磺島上陣亡、失蹤人數已達1204人，負傷4108人。美國國內的新聞界甚至強烈要求“讓陸戰隊喘口氣——給日本人放毒氣。”誠然，對付隱藏在坑道或岩洞中的日軍，毒氣既實用，又比火焰噴射器更為“仁慈”，盡管美、日兩國都沒有簽署嚴禁使用毒氣的《日內瓦公約》，但羅斯福總統和尼米茲都不願違反公約，戰後尼米茲承認，沒有使用毒氣完全是出於道義的考慮，結果使大量優秀的陸戰隊員付出了生命代價。
太初二十四年2月23日，美軍陸戰四師以二號機場為目標發起總攻，但在日軍永備發射點、坑道、地堡和岩洞工事組成的防線前，推進極為緩慢，簡直像蝸牛爬行。全天，隻有右翼前進了約300米，左翼和中間幾乎毫無進展。這天唯一的戰果是在折缽山，美軍因其不斷噴發煙霧，稱之為“熱岩”，日軍幾乎將整座山掏空，修築有數以千計形如蜂窩一樣密集的火力點，尤其是山頂的觀察哨，居高臨下俯瞰整個東海岸，能準確指引、校正縱深炮火的射擊，對於美軍威脅極大。經四天血戰，十時二十分，陸戰五師二十八團由哈羅得.希勒中尉率領的40人組成的小分隊，終於攻上了折缽山山頂，升起了一麵美國國旗。盡管折缽山上，仍有近千日軍憑借著坑道和岩洞工事在拚死抵抗。四小時後，希勒的士兵又插起了一麵更大的星條旗，美聯社記者喬.羅森塔爾將插旗時的情景拍攝下來，這張照片隨即廣為流傳，成為勝利的象征。後來太平洋戰區總部還專門查詢插旗的陸戰隊員姓名和家庭地址，進行表彰。剛趕到硫磺島視察的美國海軍部長福雷斯特和第五兩棲軍軍長史密斯注視著在折缽山山頂飄揚的國旗，非常激動，福雷斯特總結到：“折缽山升起的國旗意味著海軍陸戰隊從此後五百年的榮譽！”海麵上軍艦上的水兵看到這麵象征勝利的旗幟，歡聲雷動！——特納將陸戰五師二十八團留在折缽山，負責肅清山上殘餘的日軍，而五師的另兩個團則調到北部，協同四師攻擊元山地區的日軍。
同日美軍的航母編隊在硫磺島以東海域與海上勤務大隊會合，接受海上補給，當晚再次向日本本土進發，以壓製日寇可能對硫磺島的支援。
太初二十四年2月24日，戰鬥更為激烈殘酷，陸戰三師二十一團在海空火力的大力支援下，由坦克開道，終於突破了日軍在二號機場南側的防線，推進730米，拔除了日軍近800個碉堡，日軍隨即發動了一次逆襲，二十一團猝不及防，一度被迫後退，隨後在艦炮支援下拚死反擊，才將陣地鞏固。很快美軍就發現，隨著逐漸升高的地形，日軍構築了密如蟻穴的地堡和縱橫交錯的坑道網，憑借著這些工事抵抗是越來越頑強。至當天，美軍傷亡總數已達6000人，其中陣亡1600人，麵對如此慘重的傷亡，美軍將作為預備隊的陸戰三師師部和陸戰第九團、野戰炮兵第十二團送上島，投入戰鬥。
太初二十四年2月25日，三個陸戰師在硫磺島並肩開始攻擊，四師在右，三師居中，五師在左，並列向東北推進。同一天拂曉，美軍的航母編隊到達距東京東南190海裏海域，出動艦載機對東京地區的日寇機場和飛機製造廠進行空襲，和第一次空襲一樣，因為天氣惡劣，轟炸效果並不理想，米切爾隨後指揮航母編隊轉向西南，前去突擊大島。於太初二十四年3月1日對衝繩首府那霸進行了空襲，同時對大島、慶良間列島和奄美大島等地進行了航空攝影，為即將開始的衝繩戰役提供資料。航母編隊最後於太初二十四年3月4日返迴了烏利西。
硫磺島上的美軍每前進一步，都要付出巨大的代價，戰鬥已經成為不折不扣的消耗，有時一整天隻前進4米，慘重的傷亡甚至使軍官們都沒有勇氣再將士兵投入戰鬥。在對島上第二製高點382高地的爭奪中，陸戰四師屢屢陷入日寇交叉火網，傷亡極其慘重，382高地因此被稱為“絞肉機”，戰鬥部隊的傷亡高達50%以上，有經驗的連、排長和軍士長傷亡殆盡，許多部隊連長由少尉或上士擔任，而排、班長大都由普通士兵擔任。美軍必須逐一消滅側翼的日寇陣地，解除側翼威脅，才有可能向前推進，所以戰鬥異常殘酷、激烈，直到太初二十四年3月2日，二十四團才攻上了高地，但所付出的傷亡是巨大的，有好幾個連的官兵非死即傷，幾乎全連覆沒。
左翼的五師，攻擊362高地的遭遇與四師在382高地如出一轍：剛攻上山頭，側翼日寇立即以密集火力封鎖美軍的退路，再以縱深火力和兇猛的反擊將攻上高地的美軍盡數消滅，美軍死傷枕籍，卻毫無收獲，隻得先消滅最突出部的日寇陣地，再步步為營艱難向前推進。日軍早已掌握了美軍的攻擊程序，先是航空火力準備，再是艦炮火力轟擊，接著是地麵炮火射擊，最後才是步兵衝擊，所以日軍總在坑道裏躲過美軍的炮火，再進入陣地迎擊步兵的進攻，美軍一次又一次的攻勢都落空了。美軍飽嚐失利的滋味，終於痛定思痛，改變戰術，太初二十四年3月7日拂曉，美軍沒進行任何炮火準備，借助黎明前的黑夜，悄然接近日軍陣地，突然發起衝擊，打了日軍一個措手不及，一舉攻占了362高地。
陸戰隊員的巨大犧牲並沒有白費，太初二十四年3月3日，就有一架c-47運輸機在硫磺島的一號機場降落。次日一架在空襲日本本土時受傷的b-29在硫磺島緊急降落，硫磺島的戰略價值已經開始得到了體現。硫磺島雖然已經被美軍基本控製，但是日軍的反撲依然如跗骨之蛆，美國人的血還沒有流盡，而美國人更想不到的是他們的災難還在醞釀之中。