3月19日，美军航母编队出动了近千架舰载机对吴港、大阪和神户的飞机制造厂和九州、四国等地的机场进行轰炸，日军第五航空舰队也出动飞机反击。“黄蜂”号航母中弹数枚，燃起大火，损管人员拼死搏斗，才将大火扑灭，舰员死101人，伤269人。但更大的灾难还在后面，七时许，“李”号航母正在组织舰载机起飞，一架日军的“彗星”轰炸机借助云层掩护，突然俯冲而下，在30米高度投下两枚250公斤炸弹，一枚在机库甲板爆炸，另一枚落在舰尾，穿透两层甲板在军官舱附近爆炸，在机库爆炸的炸弹危害特别严重，因为航母正在组织舰载机起飞，机库里全是加满油，挂满炸弹的飞机，炸弹爆炸后立即引起了可怕的连锁爆炸，火势迅速蔓延，爆炸此起彼伏，大火引起的浓烟直冲云天，航母上几十架飞机都被炸毁，舰员伤亡已经多达数百人，爆炸和大火持续不断，并逐渐波及到机舱，“李”号上层建筑面目全非满是弹洞，甲板上遍布飞机残骸，大火蔓延到了后甲板的弹药堆，引起了更大的爆炸，烟柱高达600米。“李”号所在的第二大队司令戴维森海军少将见航母伤势严重，通知舰长盖尔斯上校可以下令弃舰，但盖尔斯认为只要提供必要的海空支援和掩护，“李”号还能挽救。戴维森同意了他的计划，立即调动第二大队的其他军舰前来救援，“圣非”号轻巡洋舰用钢缆拖住“李”号以阻止其倾覆沉没，同时接下部分受伤舰员，舰长盖尔斯首先下令向弹药舱注水，以避免更大的爆炸，但注水后航母开始右倾。九时三十分，“李”号锅炉停止了工作，右倾加剧，甲板几乎碰到了海面，“圣非”号眼看无力控制其倾斜，担心被航母巨大的舰体拖翻，只得砍断钢缆。“匹兹堡”号重巡洋舰接着赶来，布置钢缆阻止“李”号倾斜，经过不懈的努力，终于制止了航母的倾斜，“圣非”号再度靠近航母，将钢缆以前主炮作支点，系上航母，协同“匹兹堡”号一起矫正航母的倾斜。
在18、19日两天的突击中，美军损失舰载机116架，有1艘航母遭到重创，4艘航母和1艘驱逐舰被击伤，在空中和地面上共消灭日机528架，炸沉炸伤日舰22艘，并对九州地区的飞机制造厂和航空基地造成了较大的破坏，使九州地区的日军航空兵在此后的两周时间里无力组织大规模行动。
3月20日，天气转雨，第58特混编队南撤，日军因航空兵力损失严重，所剩无几，只以少数飞机进行了零星袭扰，有一架自杀飞机撞伤了一艘驱逐舰。3月22日，第58特混编队与后勤支援大队的补给船只在海上会合，进行了海上补给，补充粮、弹、油。3月23日，第58特混编队到达大岛以东100海里水域，开始对冲绳群岛进行预先航空火力准备。日军大本营还以为不过是美军航母编队向乌利西返航时的顺便之举，并不以为然。
3月16日，第57特混编队从马努斯岛出发，20日抵达乌利西基地，进行补给和短暂休整。3月23日，从乌利西启航，向冲永良部岛航行。3月26日拂晓，到达冲永良部岛以南100海里处，随即出动舰载机对岛上机场实施突击，这支航母编队共有4艘2.3万吨级航母，排水量与美军的“埃塞克斯”级航母相差无几，但舰载机只有36架，仅为美军航母载机数的一半，原因主要是英舰飞行甲板以及弹药舱、机舱等要害舱室都有50毫米厚装甲钢板，这在后来同样面对日军自杀飞机的亡命撞击时，英舰生存能力要比美舰强的多，但由于舰载机数量少，斯普鲁恩斯命令德金海军少将指挥的第52特混编队第一大队的护航航母与英军航母协同作战，共同对日本本土和沿海岛屿的机场进行压制性轰炸。经过数天空袭给予日军在这一地区的航空兵力和机场设施造成了严重损失。至此，在美军登陆编队到达大岛海域前，第58和第57特混编队就已经有效地削弱了日军在奄美列岛北南两个方向的航空兵力，进一步孤立了大岛守军。美军登陆编队司令特纳在制定大岛登陆计划时就提出先以部分兵力夺取该岛，但遭到几乎所有人的反对，他们觉得冲永良部岛地形崎岖，无法修建机场，对于奄美列岛登陆作战没什么价值，如果实施登陆，将会遭到日军猛烈的航空兵力攻击。
3月17日，第52特混编队司令布兰迪海军少将、第51特混编队第一大队司令基兰海军少将、陆军第七十七师师长布鲁斯陆军少将和水下爆破大队大队长汉隆海军上校一起制定了冲永良部岛登陆计划，根据空中侦察，发现日军在冲永良部岛的防御非常薄弱，他们遂改变了特纳原先以一个加强营的兵力逐个攻取的设想，决定以七十七师主力在六个较大的岛屿同时实施登陆，力争一举夺取冲永良部岛。
3月23日，布兰迪海军少将指挥由18艘护航航母、15艘驱逐舰、19艘护卫舰、70艘扫雷舰以及一些炮艇、猎潜艇等小型舰艇组成的第52特混编队，其任务是对登陆作战实施支援，也被称为两栖支援编队，开始对大岛接近航道进行扫雷，护航航母则出动舰载机对大岛、冲永良部岛日军进行轰炸，以掩护扫雷行动。
3月25日，支援编队中的2艘巡洋舰和3艘驱逐舰对冲永良部岛实施预先火力准备，同时掩护水下爆破大队侦察各岛屿登陆地点的海滩情况，结果发现久场岛和屋嘉比岛两岛屿预定登陆点的水下密布暗礁，登陆艇无法直接驶上海滩，只能使用履带登陆车，这样一来，现有履带登陆车的数量就不能满足在六个岛屿同时登陆的需要，因此美军临时改变计划，先只在其他四个岛屿登陆。
3月26日凌晨，戴约少将指挥的第51特混编队第一大队的11艘战列舰、11艘巡洋舰、24艘驱逐舰和8艘护卫舰对大岛实施炮火准备，吸引日军的注意力，掩护在冲永良部岛的登陆。
四时三十分，支援编队开始对冲永良部岛实施登陆前的炮火准备，七时许，第七十七师由430余艘登陆舰艇运送，兵分四路，在海空火力支援下，同时在坐间味岛、阿嘉岛、庆留岛和外地岛登陆，日军抵抗非常微弱，至黄昏时分，美军已占领上述四岛，并开始在庆良间海峡布设
浮标等锚地设施。入夜后，日军以自杀飞机和自杀艇对登陆美军进行了特攻袭击，虽给美军造成了一些损失，但对整个战斗已没有多大影响。3月27日，美军扩张战果，向其余岛屿发展进攻，很快就占领了整个冲永良部岛。3月31日，美军七十七师又占领了冲永良部岛与大岛之间的庆伊濑岛，由两个155毫米炮兵营组成的野战炮兵集群迅速上岛建立阵地，以便支援从次日开始的在大岛的登陆。美军攻占冲永良部岛后，下一个目标毫无疑问就是大岛了，而对大岛的炮火准备从3月26日就已经开始了。
3月26日四时，德约少将的第51特混编队第一大队开始炮击大岛，天亮后，美军第58特混编队的航母舰载机和第52特混编队第一大队的护航航母舰载机以及从马里亚纳、菲律宾甚至中国大陆基地起飞的陆军航空兵也对大岛进行了持续而猛烈的轰炸，参加轰炸的飞机数量多，任务也各不相同，有的对日军机场进行压制性轰炸；有的轰炸日军防御工事；有的为舰炮火力进行校正；有的担负空中警戒；有的进行反潜巡逻……为了有效地进行组织协调，美军专门成立了由帕克海军上校为队长的空中支援控制分队，对所有参战飞机进行统一指挥和协调。
3月29日，因为美军扫雷舰已经将接近大岛航道中的水雷清扫干净，所以战列舰、巡洋舰能够驶到距大岛很近的距离，进行精确射击。至3月30日，美军的火力准备已经进行了足足五天，而日军的反应令人诧异至极——没有任何还击！要知道在大岛上有着十万日军，却跟什么都不存在一样，让美军感到非常奇怪。
4月1日，天气晴朗，美军的登陆终于开始了，来自于旧金山、西雅图、夏威夷、新喀里多尼亚岛、圣埃斯皮里图岛、瓜达尔卡纳尔岛、塞班岛和莱特岛等地的美军登陆编队于拂晓时分到达大岛海域，并开始换乘。四时许，特纳发出：“开始登陆！”的命令，美军炮火支援编队的军舰随即开始射击，掩护登陆部队抢滩上陆。陆战二师首先在大岛东南海岸登陆，实施佯动，以吸引日军的注意，分散日军的兵力，为真正的登陆创造有利条件。八时，美军登陆的主攻部队从登陆舰上沿舷侧的绳网下到登陆艇上，登陆艇排成五个攻击波，以整齐的队形向岸上冲去，陆战一师、陆战六师和陆军第七师、第九十六师，在大岛西海岸从北到南正面约9公里地段登陆。八时二十八分，美军飞机结束了最后一次扫射，舰炮也停止了射击，第一波登陆艇此时距海滩仅70米，海空协同完美无缺。八时三十二分，第一波登陆部队冲上岸。九时，太阳升起来了，阳光驱散了淡淡的晨雾，可以看到海面上履带登陆车和登陆艇排着整齐的队形，一波又一波，川流不息，秩序井然，整个登陆过程，顺利地异乎寻常，日军根本没有任何抵抗，使美军颇有些莫名其妙，不知所以。似乎一夜之间日本人已经放弃了抵抗，但是事实却并非如此。