“珍珠港事件”後，美軍對日本本土進行過一次轟炸，只是收效甚微。待B29轟炸機研製成功之後，開始了真正意義上的轟炸作戰，之後美軍佔領硫磺島，B29轟炸機終於可以攜帶大量彈藥進行轟炸。一開始美軍用炸彈進行精確轟炸，但是由於天氣原因，效果並不理想。直到1945年1月，柯蒂斯·李梅少將被任命為第21轟炸機部隊司令。上任之後，李梅改變以往的作戰方式，放棄傳統的炸彈，改用燃燒彈進行轟炸，效果顯著。
1945年2月23日至24日，美軍首次對東京採取大規模燃燒彈攻勢，當晚174架B-29轟炸機在東京拋下大量凝固汽油彈，把東京約2.56平方千米的地方焚燬，初戰告捷，讓李梅更加相信火攻才是最好的辦法。之後更是下令拆除轟炸機上所有的槍炮炮塔以及彈藥 （只留下尾機槍手），以減輕 B-29 的重量，以攜帶更多的燃燒彈，並在五千到六千尺的低高度間展開夜間轟炸。
3月10日還是日本的“軍人節”。當時日本帝國主義對外侵略，幾乎每一個家庭都有親人在軍隊裡服役。所以，“軍人節”成為日本居民的重要節日，東京街頭人來車往，市民們互致問候，祈禱在遠方作戰的親人平安。也就是在這一天，美軍火攻東京，將事件推向高潮。1945年3月9日至10日，美軍派出334架B-29轟炸機從馬利亞納群島出發，使用凝固汽油彈對東京進行持續2小時的轟炸，每架飛機攜帶六至八噸燃燒彈，燃燒面積可達6500平方米。此次轟炸可能是人類歷史上最具破壞性的非核武空襲，投下逾2千噸燃燒彈。東京約1/4被夷為平地，近10萬人死亡，26.7萬幢建築付之一炬。破壞力可以和後來的原子彈爆炸相比。大火之後日本政府花了二十五天的時間才將燒焦的屍體清除完畢。
當時的倖存者描述：“我家附近所有的房屋都變得像融化的糖塊一樣。河水幾乎都蒸發掉了，無數燒焦的屍體遍佈乾涸的河床。士兵和警察們正在堆放著死屍，屍體呈各種姿勢蜷縮著。空氣中瀰漫著燒焦的臭味，那一刻我懷疑自己是否還在人間。”
燃燒彈投放之後，劇烈燃燒，劇烈的高溫連河水都煮沸了，很多人想要跳進河水躲避高溫，卻永遠的留在了裡面。
直到5月26日，美軍對東京的轟炸才算結束，因為此時的東京已經沒有什麼“轟炸價值”了。整個行動越有東京越有十萬人死亡，大多為平民，就連日本皇宮也遭到了焚燒。
最後，整個計劃的指揮者——李梅，於1964年被授予日本最高級別的“勳一等旭日大綬章”......
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