06:00时,特纳率领的登陆编队到达硫磺岛海域,斯普鲁恩斯和米切尔指挥的航母编队也到达硫磺岛西北海域,此时,硫磺岛出现了少有的晴朗天气,天高云薄,微风轻拂。
06:40分,美军舰炮支援编队的7艘战列舰、4艘重巡洋舰和13艘驱逐舰开始直接火力准备,航母编队一边担负空中掩护,一边出动舰载机参加对硫磺岛的航空火力准备。这次火力准备,时间虽短,但因为天气晴朗,目标清晰可见,效果比较理想。登陆部队海军陆战队三个师,以陆战第4、第5师为一梯队,陆战3师为预备队,在直接火力准备的同时,第一批登陆部队八个营完成了换乘。登陆滩头在硫磺岛的东海滩,从折钵山山脚下沿海岸向东北延伸,总长3150米,从南到北依次每450米划分为一个登陆滩头,代号分别是绿一、红一、红二、黄一、黄二、蓝一、蓝二。陆战5师在南端的三个滩头登陆,穿越岛的最狭窄部,孤立或攻占岛南的折钵山,陆战4师则在北面的四个滩头登陆,攻击一号机场。08:25分至08:59分舰炮持续炮击。此时***在海面转圈航行让守军无法知道登陆的确切时间。08:30分,第一波68辆履带登陆车离开出发点,向滩头冲击。08:59分,舰炮火力开始延伸射击。9点整,由第4,5海军陆战师组成的第一波3万人开始登陆,一开始非常顺利,日军按照预先的部署使美军遭遇抵抗十分微弱,只有迫击炮和轻武器的零星射击,美军遇到的最大阻碍是岸滩上的火山灰,由于岸滩全是火山灰堆积而成,土质松软异常,履带登陆车全部陷在火山灰中,难以前进,后面的***一波接一波驶上岸,却被这些无法动弹的履带登陆车阻挡,根本无法抢滩登陆,艇上的登陆兵只好涉水上岸。见日军只有零星的轻武器射击,特纳甚至认为照此发展,只需五天就可占领全岛。但好景不长,日军等美军炮火开始延伸,栗林就下令从坑道进入阵地。9:30分,美军的坦克上岸,随即引导并掩护登陆部队攻击前进。10:00整,日军突然发动反击,登陆的美军才推进了二百余米,根据事先早已测算好的数据,日军炮火准确覆盖了登陆滩头,一时间,美军被完全压制在滩头,伤亡惨重,前进受阻。陆战4师的第24,25团死伤25%,第一波上陆的56辆坦克半数损失,本该发挥巨大作用的坦克,大都陷入火山灰,动弹不得,少数几辆也行动蹒跚,很快就成为了日军反坦克炮的目标,被一一击毁。美军只能依靠士兵用炸药包和火焰喷射器,一步一步向前推进,而每一步都要付出惨重的代价。陆战5师因为比陆战4师晚了大约20分钟遭到炮击,而且炮火相对比陆战4师遭受的要弱,所以先头的28团1营得以利用这一机会,穿越岛的最狭窄部,切断了折钵山与其他地区日军的联系,2营则随后向折钵山发起了攻击。陆战4师在日军猛烈炮火阻击下,几乎寸步难行。就在这样的危急时刻,美军的舰炮火力给了登陆部队以极其有力的支援,此次登陆,美军登陆部队每个营都配有舰炮火力控制组,能够及时召唤舰炮火力的支援,而空中的校射飞机也发挥了巨大作用,准确测定日军炮火位置引导舰炮将其消灭,可以说,在太平洋战争历次登陆战中,舰炮火力支援从没有像硫磺岛登陆战那样有效,在舰炮火力的大力支援下,美军登陆部队艰难向前推进,全天美军共消耗127毫米以上口径舰炮炮弹38550发,火力支援之强,史无前例。10:30分,美军已有8个步兵营和1个坦克营上岸,正竭力扩大登陆场。11:00时,风向转为东南,风力逐渐加大,给美军的登陆带来了很不利的影响,这时各团的预备队营正在登陆,许多***被强劲的阵风吹得失去控制,甚至倾覆,再加上日军炮火的轰击,滩头上到处都是损坏的***,而后续的物资和人员仍在按计划源源不断上岸,整个海滩一片混乱。但这样混乱的场景因尘土飞扬,硝烟弥漫,海面上的军舰根本看不清楚,特纳向尼米兹报告登陆部队几乎没遇到抵抗,伤亡轻微。12:00时许,美军陆战4师23团才前进了450米,接着继续在火力支援下攻击前进,直到十四时,才攻到一号机场。而陆战4师的另一个团25团则被日军在蓝二滩东北的一个小艇专用港边悬崖上的大量永备发射点所阻,伤亡严重,却毫无进展,为摧毁这些永备发射点,美军使用了一种新的引导舰炮射击法:先以***向目标发射曳光弹,巡洋舰再根据曳光弹的弹着射击,效果极佳,到黄昏时分,终于消除了这些火力点的威胁,但25团在登陆当天几乎没有进展。陆战5师情况梢好,28团已割裂折钵山日军与其他地区日军的联系,将其包围起来;27团在海滩上被困四十分钟之后,终于取得了突破,推进到了一号机场南端,其余4万人也开始登陆。日落时,美军已有6个步兵团、6个炮兵营和2个坦克营共约3万人上岸,占领了宽约3600米,纵深从650米到1000米不等的登陆场,全天有566人阵亡,1858人负伤,伤亡总数约占登陆总人数的8%。就第一天的战况而言,还不算太糟糕,但随后的战斗将更加艰巨。天黑后,美军害怕日军发动大规模夜袭,海面上的军舰几乎不间断地向岛上发射照明弹,将黑夜照得如同白昼,出乎意外的是,日军通常会在登陆的当天夜间发动的夜袭根本没有,除了一些小股日军的袭扰外,太平无事。这是因为栗林深知自己的实力,坚决不采取自杀性的冲锋。度过了第一个平安的夜晚后,迎接美军的将是更为残酷的战斗。1945年2月20日,从凌晨开始,美军舰炮就根据登陆部队的要求进行火力准备。8:30分,美军登陆部队发起了进攻,28团进攻折钵山。其他三个团向元山方向进击。陆战4师在舰炮和坦克支援下,攻占了一号机场,并切断了岛南日军与元山之间的联系。机场刚刚被攻占,工兵就开始全力抢修,以便尽快能投入使用。陆战5师向折钵山攻击,折钵山独立守备队由日军第312大队和速射炮第10大队组成,日军防守顽强寸土必争。由于日军很多工事都建在舰炮火力无法射击到的岩洞中,在坦克到来前,28团几乎无法前进,最后在坦克掩护下,以手榴弹、炸药包、火焰喷射器逐一消灭岩洞中的日军,有时甚至出动推土机将洞口封闭,因此进展极为缓慢,直到黄昏,才总共前进了180米。折钵山独立守备队队长厚地兼彦大佐战死。1945年2月21日,岛上的激战仍在继续,进展十分有限。海滩勤务大队经过不懈的努力,解决了滩头的混乱局面,天气却愈加恶劣,海上风大浪高,严重影响了补给品的卸载。由于岛上的部队伤亡较大,作为预备队的陆战3师21团奉命登陆投入战斗。日军32架飞机从千叶县香取基地起飞对美军展开敢死攻击。击伤美军航母萨拉托加号,击沉护航航母俾斯麦海号。美军当日死亡644人,伤4,108人,失踪560人。1945年2月22日,因大雨美军登陆部队被迫停止进攻,抓紧进行战地休整。由于三天来,美军在硫磺岛上阵亡、失踪人数已达1204人,负伤4108人,由于战斗减员严重,第3海军陆战师接替第4海军陆战师继续进攻元山。美军用火焰喷射器逐次消灭坑道中的日军,无法烧到的情况用黄磷弹或者灌入汽油点燃熏烤。美国国内的新闻界甚至强烈要求“让陆战队喘口气——给日本人放毒气。”诚然,对付隐藏在坑道或岩洞中的日军,毒气既实用,又比火焰喷射器更为“仁慈”,尽管美、日两国都没有签署严禁使用毒气的《日内瓦公约》,但罗斯福总统和尼米兹都不愿违反公约,战后尼米兹承认,没有使用毒气完全是出于道义的考虑,结果使大量优秀的陆战队员付出了生命代价。1945年2月23日,美军陆战4师以2号机场为目标发起总攻,但在日军永备发射点、坑道、地堡和岩洞工事组成的防线前,推进极为缓慢,简直像蜗牛爬行。全天,只有右翼前进了约300米,左翼和中间几乎毫无进展。战果是在折钵山,美军因其不断喷发烟雾,称之为“热岩”,日军几乎将整座山掏空,修筑有数以千计形如蜂窝一样密集的火力点,尤其是山顶的观察哨,居高临下俯瞰整个东海岸,能准确指引、校正纵深炮火的射击,对于美军威胁极大。10:20分,经过4天的血战,陆战5师28团由哈罗得•希勒中尉率领的44人组成的小分队,终于攻上了折钵山山顶,升起了一面美国国旗。尽管折钵山里,仍有近千日军凭借着坑道和岩洞工事在拼死抵抗。