3月27日和31日，第21航空队根据尼米兹的要求转而轰炸日军在九州的各机场，严重破坏了这些机场的设施，使其在九州地区的航空兵几乎瘫痪。同一时间里，美军组织的攻势布雷又将下关海峡彻底封锁。
为了彻底消除来自日本本土的空中威胁，美军第5舰队的主力航母编队第58特混编队，经十天的短暂休整，由编队司令米切尔指挥于3月14日从乌利西基地出发，前往攻击日本本土，第5舰队司令斯普鲁恩斯以“印第安纳波利斯”号重巡洋舰为旗舰，随同编队行动。
3月18日，第58特混编队到达距九州东南约90海里处，从凌晨开始出动舰载机对九州各机场进行突击。日本海军第五航空舰队司令宇桓缠海军中将虽然接到待美军登陆编队出现时再出击的命令，但他认为如果不进行反击，任凭美军轰炸的话，他的航空兵力都将被消灭在地面上，因此仍下令出击。双方的飞机在空中交错而过，美军飞机在九州上空只遭到了轻微抵抗，但机场上基本没有飞机，战果很小。而在美军攻击日军机场的同时，193架日机也对美军舰队发起了攻击，“企业”号航母中弹一枚，一架日军自杀机在“勇猛”号航母舷侧被击中爆炸，碎片落到航母的机库甲板，引起大火，舰上水兵死2人，伤43人，“约克城”号航母也被击伤，舰体被炸开两个缺口，水兵死5人，伤26人，所幸三舰伤势都还不重。日机则损失161架。
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。
7时许，“富兰克林”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，“富兰克林”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。“富兰克林”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，“富兰克林”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“富兰克林”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。9时30分，“富兰克林”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“富兰克林”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。
航母上的官兵在舰长的指挥下全力抢救，尽管零星爆炸还不时发生，火势还很猛，但倾覆的危险总算被解除了，第二大队的5艘驱逐舰在航母四周一边搭救落水舰员，一边为航母提供掩护。由于航母所在海域距离日军航空基地还不足100海里，日机空袭的危险随时存在，因此抢救工作非常急迫。中午前后，又有一架日机前来攻击，但未命中。
遭到如此重创的“富兰克林”号在全体官兵和第二大队友舰的大力支援下，经数小时的拼搏，竟然奇迹般的扑灭了大火，在这场灾难中，“富兰克林”号共有724人死亡，265人受伤。后在“匹兹堡”号的拖曳下，回到了乌利西基地，经短时间抢修，恢复了航行能力，在“圣非”号巡洋舰的护送下于4月28日返回了美国本土的布鲁克林海军基地。
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特混编队到达冲绳岛以东100海里水域，开始对冲绳群岛进行预先航空火力准备。
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冲绳岛海域前，第58和第57特混编队就已经有效地削弱了日军在冲绳群岛北南两个方向的航空兵力，进一步孤立了冲绳岛守军。
■ 登陆庆良间列岛
距日本那霸市西面约40公里的海面上，有由大小约20多个岛屿组成的庆良间诸岛。其中有人居住的岛屿有渡嘉敷、座间味、阿嘉、庆留间4岛。这些岛屿坐落在长约13海里，宽约7海里的海域，十个主要的岛屿都是悬崖峭壁，礁石林立。
美军登陆编队司令特纳在制定冲绳岛登陆计划时就提出先以部分兵力夺取该群岛，但计划一经提出，就遭到了反对。他们觉得庆良间列岛地形崎岖，无法修建机场，对于冲绳登陆作战没什么价值。日军在以庆良间列岛为中心，半径50海里范围里有5处机场，航空兵力雄厚，如果实施登陆，将会遭到日军猛烈的航空兵力攻击。这样一来，不仅登陆难以取胜，还会影响随后进行的在冲绳岛的登陆。但美军登陆编队司令特纳却认为先夺取这个岛是非常有必要的。因为根据硫磺岛战役的经验，在靠近战场的海域拥有一个避风锚地对作战是非常有利的。而且，庆良间列岛主岛渡加敷岛与其以西的五个小岛围成庆良间海峡，海面开阔，海峡两端可以布设反潜网，是天然的避风锚地，水深数十米，能容纳近百艘大型舰船，而在渡加敷岛以东还有一片稍小一些的开阔海域，则可以建成理想的水上飞机起降基地，这样庆良间列岛就可以成为在冲绳岛登陆的前进基地。在他的坚持下，美军最终决定先在庆良间列岛实施登陆，以取得前进基地。后来证明，特纳的这一决定是非常明智和正确的。
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77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庆良间列岛登陆计划。他们首先先派侦察机去侦察，发现日军在庆良间列岛的防御非常薄弱，于是，他们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77师主力在6个较大的岛屿同时实施登陆，力争一举夺取庆良间列岛。
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，开始对冲绳岛接近航道进行扫雷，护航航母则出动舰载机对冲绳岛、庆良间列岛日军进行轰炸，以掩护扫雷行动。
3月25日，支援编队中的2艘巡洋舰和3艘驱逐舰对庆良间列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6个岛屿同时登陆的需要，因此美军决定先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艘护卫舰对冲绳岛实施炮火准备，吸引日军的注意力，掩护在庆良间列岛的登陆。
4时30分，支援编队开始对庆良间列岛实施登陆前的炮火准备，7时许，第77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，但对整个战斗没有什么影响。
3月27日，美军扩张战果，向其余岛屿发展进攻，很快就占领了整个庆良间列岛。在此次战斗中，日军守备部队死530人，被俘120人。美军第77师的登陆部队阵亡31人，伤81人；海军阵亡和失踪124人，伤230人。当天，美军的供应舰、油船、修理船、补给舰等后勤辅助舰只就陆续进入庆良间列岛，很快在此建立起补给和维修基地，至31日，庆良间锚地已经成为一个初具规模的前进基地，在冲绳战役期间发挥了巨大作用。
美军除了占领庆良间列岛以外，还俘获了日军配置在该地的250余艘自杀摩托艇和100余枚人操鱼雷，原来庆良间列岛是日军的自杀艇基地，日军原准备当美军在冲绳岛登陆时，以这些自杀艇进行夜间特攻的企图随之破灭。
3月31日，美军77师又占领了庆良间列岛与冲绳岛之间的庆伊濑岛（距冲绳岛约6海里），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冲绳岛的登陆。
■ 登陆冲绳岛
美军攻占庆良间列岛后，就着手登陆冲绳岛。而对冲绳岛的炮火准备从3月26日就已经开始了。
3月26日4时，德约少将的第51特混编队第一大队开始炮击冲绳岛，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、菲律宾等地起飞的陆军航空兵也对冲绳岛进行了持续而猛烈的轰炸。参加轰炸的飞机很多，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冲绳岛航道中的水雷清扫干净，所以战列舰、巡洋舰能够驶到距冲绳岛很近的距离，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，但日军却丝毫没有还击！这让美军感到非常奇怪。在登陆前的一周里，美军炮火准备消耗了大量的弹药，仅舰炮就达四万余发，其中406毫米炮弹1033发，356毫米炮弹3285发，203毫米炮弹3750发，152毫米炮弹4511发，127毫米炮弹27266发，日军龟缩在纵深坑道工事中，因此效果并不理想。
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冲绳岛海域，并开始换乘。
4时许，在特纳发出“开始登陆！”的命令后，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2师首先在冲绳岛东南海岸登陆，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。
8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5个攻击波，以整齐的队形向岸上冲去，陆战1师、陆战6师和陆军第7师、第96师，在冲绳岛西海岸从北到南正面约9公里地段登陆。8时26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，海空配合得非常好。8时32分，第一波登陆部队冲上岸。九时，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，非常顺利。这也让美军感到非常诧异。
10时，美军没费一兵一卒就占领了嘉手纳和读谷两机场，而且这两个机场还是完好无损，这完全超出了美军的想象。下午，美军突击进行物资卸载。海上，日军没有出动一架飞机一艘军舰；冲绳岛上，日军也只有少数狙击兵的轻武器射击和迫击炮零星射击，抵抗极其轻微。
至日落时，美军已有五万余人和大量的火炮、坦克以及军需物资上岸，建立起正面约14公里，纵深约5公里的登陆场。特纳向斯普鲁恩斯和尼米兹报告：“登陆顺利，抵抗轻微。”美军上至特纳，下到普通士兵，对日军的神秘消失感到迷惑不解。4月2日，美军一部开始向东推进，以切断日军防线。4月4日，美军两个陆战师横跨整个岛屿到达东海岸的中城湾，占领岛中部地区，将日军防线一分为二。美军原计划十五天完成的任务，仅四天就顺利实现。
日军原计划在美军实施冲绳岛登陆时发动代号为“天号作战”的航空兵战役，但却在3月18日、19日反击美军对九州地区的空袭中损失惨重，已无力组织大规模作战。而海军其他航空兵部队大多还在训练中，陆军的航空兵则还没来得及调到九州，因此，日军只出动了少量飞机进行攻击。
从3月26日至31日，包括侦察机在内，出动的飞机才100架次，其中自杀飞机约20架次。尽管攻击次数少，但还是给美军造成了一定的损失。3月31日，美军第五舰队司令斯普鲁恩斯的旗舰“印第安纳波利斯”号重巡洋舰就被日军的自杀飞机撞中，舰体被撞出两个大洞，紧急前往庆良间列岛抢修，斯普鲁恩斯只得改旗“新墨西哥”号战列舰。至4月5日，日军共击沉快速运输舰1艘，击伤包括战列舰2艘、护航航母1艘、巡洋舰3艘在内的39艘各型舰艇。
■“菊水”作战
4月5日，丰田副武觉得面对美军数千艘舰船，日军少量飞机的出击根本无济于事，为配合岛上的抗登陆作战，决定从次日开始对美军在冲绳海域的舰艇实施大规模空中攻击，投入海军岸基航空兵的第1、第3、第5和第10航空舰队和陆军第8飞行师团和第6航空军，飞机总数达4000架，作战代号为“菊水”。