日本成功偷袭珍珠港，使美国的民心士气大跌。为了振奋民心，美国总统罗斯福决定不惜代价空袭日本。可是当时美军的陆基轰炸机航程虽远，却不足以从美国控制的机场飞抵日本；美军航母又不敢冒险靠近日本海上防卫圈。怎么办呢？美国海军作战部的一位参谋提出一个疯狂的想法：让陆基轰炸机从航母上起飞！ 杜立特首炸东京
1942年2月3日，2架经过改装的B-25B型轰炸机在“大黄蜂”号航母上起飞成功，初步验证了陆基轰炸机在航母上起飞的可行性。
4月2日10时，运载16架B-25B轰炸机的“大黄蜂”号航母率领第18机动舰队驶离阿拉米达，向西太平洋海域进发。轰炸行动由空军中校杜立特策划和实施。
4月18日清晨，美国航母在距离日本约1200千米的海域被日本警戒渔船发现。8时20分，美国航母上的16架B-25B轰炸机依次起飞，比原定起飞时间提前了10个小时。随后，美军舰队向珍珠港返航。
由于起飞时间提前，美军本来准备夜袭东京，不得不变成白天硬闯。6小时后，16架B-25B轰炸了东京、横滨、横须贺、名古屋、神户和大阪。当然，轰炸效果实在难以启齿。行动中，美军轰炸机遭到日军高射炮射击和战机的截击，然而由于日方拙劣的防空能力，美军机群仅10号机轻微受伤。扔完炸弹，16架轰炸机中的15架向西南飞往中国浙江的衢州机场，另外1架（8号机）因化油器故障，燃油不足，冒险飞往苏联的符拉迪沃斯托克。
战前，美国曾接触苏联，想让杜立特机群降落符拉迪沃斯托克，但苏联因与日本有中立条约，将美国飞机拒之门外。8号机降落后被没收，机组成员被扣留一年多后，通过秘密渠道逃到伊朗，再辗转返回。
杜立特原计划是白天抵达浙江，可目视寻找机场。但由于提前起飞，到达浙江时已是黑夜，黑灯瞎火又迷航，15架飞机全部损失。75名飞行员中，2人迫降时溺死，1人跳伞坠亡，64人被中国军民救助，8人被俘。在这8人中，3人被杀害，1人被虐死，4人惨活到战胜。不过，此战对美国士气鼓舞甚大，罗斯福总统将杜立特连升两级，晋升为准将。
“空中堡垒”来了
杜立特首炸东京后，日军破坏了B-25B航程之内的所有中国机场。美军长时间无法再炸日本本土。
1944年4月24日，美国B-29“超级空中堡垒”从印度飞越驼峰，抵达中国四川省成都机场。B-29型轰炸机的最大作战航程高达5230千米，可以从成都起飞轰炸日本。
6月15日，47架B-29从成都起飞，轰炸了日本北九州市的八幡钢铁厂。不过B-29的炸弹、燃油、配件全部需要经驼峰航线运来，供给非常有限。在随后的一年里，这些B-29仅仅执行了12次对日轰炸任务，轰炸成果也乏善可陈。
7月，美军攻占马里亚纳群岛后，B-29便可从这里起飞空袭日本。但马里亚纳群岛距日本约2800千米，B-29依旧只能多带燃油少携弹。在没有战机护航的情况下，B-29依然只能高空轰炸，效果不佳。
“实干家”有新任务
至1945年初，对日本的轰炸不仅效果有限，反而损失150余架飞机，损失上千人。在这种情况下，有丰富战略轰炸经验的“实干家”李梅来了。李梅曾在欧洲指挥对德战略轰炸任务，因为成绩卓著，从少校晋升到少将。1945年1月底，李梅被陆航总司令阿诺德委任为负责对日轰炸的第21轰炸机联队指挥官。
李梅上任后立即展开行动。2月23日，李梅首次组织172架B-29对东京展开最大规模轰炸行动。次日，B-29机群再次投下450吨凝固汽油弹。随后的航拍照片显示，东京有2.6平方千米的区域被摧毁。美军仅损失6架飞机。
3月4日，李梅又组织了一次白天高空轰炸。159架B-29投下500吨高爆弹。然而，目标（位于东京的中岛飞机工厂）却完好无损。此后的几天，美军分7批出动716架次B-29在白天用高爆弹进行轰炸，但中岛飞机工厂受损甚微。