3月7日，美軍破天荒的發動了夜間奇襲，島上守備日軍被一分為二，戰局迅速惡化。
3月8日，原本守衛元山機場的日軍第2混成旅團千田旅團長認為已無法組織抵抗，便向慄林請示進行自殺式襲擊，慄林當即否定，並要求千田率部向北部元山陣地突圍。但心灰意冷的千田並沒有聽從命令，9日，被困日軍第2混成旅團殘部向美第4陸戰師發起決死進攻，最後全軍覆沒。
除去違抗軍命外，慄林面臨的還有一個麻煩：部下不聽命令開始集體“玉碎”。這裡的玉碎不是成語描寫的氣節，而是有組織的自殺。電影《硫磺島來信》中對此有著詳細的描寫，主角所在的部隊在發現戰敗後，違抗軍令開始用手雷自裁。被軍國主義思想荼毒的日軍士兵認為，自己無法守住陣地，愧對天皇，只能已死效忠。而這種行為已經不是第一次了。
早在1944年7月，塞班島失守後，日軍守將南雲忠一便命令島上守將和居民集體“玉碎”，日軍士兵和平民從塞班島北部懸崖一躍而下，口中還高呼天皇萬歲。美軍士兵趕到時，在懸崖底部發現了上千具屍體，全部是從山崖跳下身亡的。自此，這篇陡峭的懸崖就被命名為萬歲崖。
軍國主義思想，讓當時的日本人變成了戰爭傀儡，狂熱的日軍在亞洲和世界犯下種種罪行，而這些極端思想也在反噬著日軍自己，在與美軍的戰鬥中，日軍雖然表現出了頑強的意志，但當戰局不利時，日軍往往採取極端行為表現自己的忠誠。
瓜島戰役，日軍登陸部隊本可以藉助兵力、火力優勢，步步為營圍殲美軍，卻選擇發起決死衝鋒，第二波登陸部隊沒有吸取教訓仍然採用決死衝鋒，最終4000多人被全殲。這也成了日軍在戰鬥中的短板。
3月16日，日軍殘部全部被壓縮在北部和東部的地下工事中，第26戰車聯隊戰車全部損失。擺在慄林面前的路只剩下一條了……慄林忠道向日軍大本營發出了最後一封電報裡這樣寫道。“面對數量和質量佔優的陸海空攻擊，卑職已盡全力，然現在險要盡落敵手，卑職萬分抱歉。”
堅持不進行自殺進攻的慄林中將，此時已經意識到硫磺島即將陷落。2月26日，慄林向殘部下達“總攻擊”命令。親自帶著400名殘兵，對美國建設中的硫磺島機場發動了最後的決死突擊。在造成美軍160多人傷亡後，守島日軍殘部全軍覆沒，慄林中將身亡。
從1945年2月19日到3月26日結束，日軍守島部隊陣亡22305人，被俘1083人，共計23388人。美軍陣亡6821人，傷21865人，共計28686人，美日雙方傷亡比為1.23:1。這也是自太平洋戰爭爆發以來，首次美軍傷亡人數超過日軍。
這與慄林忠道巧妙的戰略欺騙與戰術安排有著極大的關係。但更多的問題出在美軍自身，負責收集硫磺島情報的“太平洋地區聯合情報中心”的狂妄自大是造成美軍如此傷亡的主要原因。
戰前估算的島上兵力、碉堡、火炮、機槍數量，與事實相差巨大，兵力與估算相差100%以上，火炮、機槍數量也相差100%和162%，這給登陸的海軍陸戰隊造成了巨大的損失。
美軍的犧牲是有回報的，就在慄林忠道決死突擊的十天之前，柯蒂斯·李梅就帶領著334架B-29轟炸機從北马里亞納群島低空起飛直奔東京，硫磺島上駐守的P51戰鬥機開始執行護航任務。
這次轟炸，東京有十幾萬人死於“李梅火攻”的烈火，大量軍事目標被徹底摧毀，而奠定這一戰略大勝的，正是硫磺島的“慘勝”。
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