3月7日，美军破天荒的发动了夜间奇袭，岛上守备日军被一分为二，战局迅速恶化。
3月8日，原本守卫元山机场的日军第2混成旅团千田旅团长认为已无法组织抵抗，便向栗林请示进行自杀式袭击，栗林当即否定，并要求千田率部向北部元山阵地突围。但心灰意冷的千田并没有听从命令，9日，被困日军第2混成旅团残部向美第4陆战师发起决死进攻，最后全军覆没。
除去违抗军命外，栗林面临的还有一个麻烦：部下不听命令开始集体“玉碎”。这里的玉碎不是成语描写的气节，而是有组织的自杀。电影《硫磺岛来信》中对此有着详细的描写，主角所在的部队在发现战败后，违抗军令开始用手雷自裁。被军国主义思想荼毒的日军士兵认为，自己无法守住阵地，愧对天皇，只能已死效忠。而这种行为已经不是第一次了。
早在1944年7月，塞班岛失守后，日军守将南云忠一便命令岛上守将和居民集体“玉碎”，日军士兵和平民从塞班岛北部悬崖一跃而下，口中还高呼天皇万岁。美军士兵赶到时，在悬崖底部发现了上千具尸体，全部是从山崖跳下身亡的。自此，这篇陡峭的悬崖就被命名为万岁崖。
军国主义思想，让当时的日本人变成了战争傀儡，狂热的日军在亚洲和世界犯下种种罪行，而这些极端思想也在反噬着日军自己，在与美军的战斗中，日军虽然表现出了顽强的意志，但当战局不利时，日军往往采取极端行为表现自己的忠诚。
瓜岛战役，日军登陆部队本可以借助兵力、火力优势，步步为营围歼美军，却选择发起决死冲锋，第二波登陆部队没有吸取教训仍然采用决死冲锋，最终4000多人被全歼。这也成了日军在战斗中的短板。
3月16日，日军残部全部被压缩在北部和东部的地下工事中，第26战车联队战车全部损失。摆在栗林面前的路只剩下一条了……栗林忠道向日军大本营发出了最后一封电报里这样写道。“面对数量和质量占优的陆海空攻击，卑职已尽全力，然现在险要尽落敌手，卑职万分抱歉。”
坚持不进行自杀进攻的栗林中将，此时已经意识到硫磺岛即将陷落。2月26日，栗林向残部下达“总攻击”命令。亲自带着400名残兵，对美国建设中的硫磺岛机场发动了最后的决死突击。在造成美军160多人伤亡后，守岛日军残部全军覆没，栗林中将身亡。
从1945年2月19日到3月26日结束，日军守岛部队阵亡22305人，被俘1083人，共计23388人。美军阵亡6821人，伤21865人，共计28686人，美日双方伤亡比为1.23:1。这也是自太平洋战争爆发以来，首次美军伤亡人数超过日军。
这与栗林忠道巧妙的战略欺骗与战术安排有着极大的关系。但更多的问题出在美军自身，负责收集硫磺岛情报的“太平洋地区联合情报中心”的狂妄自大是造成美军如此伤亡的主要原因。
战前估算的岛上兵力、碉堡、火炮、机枪数量，与事实相差巨大，兵力与估算相差100%以上，火炮、机枪数量也相差100%和162%，这给登陆的海军陆战队造成了巨大的损失。
美军的牺牲是有回报的，就在栗林忠道决死突击的十天之前，柯蒂斯·李梅就带领着334架B-29轰炸机从北马里亚纳群岛低空起飞直奔东京，硫磺岛上驻守的P51战斗机开始执行护航任务。
这次轰炸，东京有十几万人死于“李梅火攻”的烈火，大量军事目标被彻底摧毁，而奠定这一战略大胜的，正是硫磺岛的“惨胜”。
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