日本成功偷襲珍珠港，使美國的民心士氣大跌。為了振奮民心，美國總統羅斯福決定不惜代價空襲日本。可是當時美軍的陸基轟炸機航程雖遠，卻不足以從美國控制的機場飛抵日本；美軍航母又不敢冒險靠近日本海上防衛圈。怎么辦呢？美國海軍作戰部的一位參謀提出一個瘋狂的想法：讓陸基轟炸機從航母上起飛！ 杜立特首炸東京
1942年2月3日，2架經過改裝的B-25B型轟炸機在“大黃蜂”號航母上起飛成功，初步驗證了陸基轟炸機在航母上起飛的可行性。
4月2日10時，運載16架B-25B轟炸機的“大黃蜂”號航母率領第18機動艦隊駛離阿拉米達，向西太平洋海域進發。轟炸行動由空軍中校杜立特策劃和實施。
4月18日清晨，美國航母在距離日本約1200千米的海域被日本警戒漁船發現。8時20分，美國航母上的16架B-25B轟炸機依次起飛，比原定起飛時間提前了10個小時。隨后，美軍艦隊向珍珠港返航。
由于起飛時間提前，美軍本來準備夜襲東京，不得不變成白天硬闖。6小時后，16架B-25B轟炸了東京、橫濱、橫須賀、名古屋、神戶和大阪。當然，轟炸效果實在難以啟齒。行動中，美軍轟炸機遭到日軍高射炮射擊和戰機的截擊，然而由于日方拙劣的防空能力，美軍機群僅10號機輕微受傷。扔完炸彈，16架轟炸機中的15架向西南飛往中國浙江的衢州機場，另外1架（8號機）因化油器故障，燃油不足，冒險飛往蘇聯的符拉迪沃斯托克。
戰前，美國曾接觸蘇聯，想讓杜立特機群降落符拉迪沃斯托克，但蘇聯因與日本有中立條約，將美國飛機拒之門外。8號機降落后被沒收，機組成員被扣留一年多后，通過秘密渠道逃到伊朗，再輾轉返回。
杜立特原計劃是白天抵達浙江，可目視尋找機場。但由于提前起飛，到達浙江時已是黑夜，黑燈瞎火又迷航，15架飛機全部損失。75名飛行員中，2人迫降時溺死，1人跳傘墜亡，64人被中國軍民救助，8人被俘。在這8人中，3人被殺害，1人被虐死，4人慘活到戰勝。不過，此戰對美國士氣鼓舞甚大，羅斯福總統將杜立特連升兩級，晉升為準將。
“空中堡壘”來了
杜立特首炸東京后，日軍破壞了B-25B航程之內的所有中國機場。美軍長時間無法再炸日本本土。
1944年4月24日，美國B-29“超級空中堡壘”從印度飛越駝峰，抵達中國四川省成都機場。B-29型轟炸機的最大作戰航程高達5230千米，可以從成都起飛轟炸日本。
6月15日，47架B-29從成都起飛，轟炸了日本北九州市的八幡鋼鐵廠。不過B-29的炸彈、燃油、配件全部需要經駝峰航線運來，供給非常有限。在隨后的一年里，這些B-29僅僅執行了12次對日轟炸任務，轟炸成果也乏善可陳。
7月，美軍攻占馬里亞納群島后，B-29便可從這里起飛空襲日本。但馬里亞納群島距日本約2800千米，B-29依舊只能多帶燃油少攜彈。在沒有戰機護航的情況下，B-29依然只能高空轟炸，效果不佳。
“實干家”有新任務
至1945年初，對日本的轟炸不僅效果有限，反而損失150余架飛機，損失上千人。在這種情況下，有豐富戰略轟炸經驗的“實干家”李梅來了。李梅曾在歐洲指揮對德戰略轟炸任務，因為成績卓著，從少校晉升到少將。1945年1月底，李梅被陸航總司令阿諾德委任為負責對日轟炸的第21轟炸機聯隊指揮官。
李梅上任后立即展開行動。2月23日，李梅首次組織172架B-29對東京展開最大規模轟炸行動。次日，B-29機群再次投下450噸凝固汽油彈。隨后的航拍照片顯示，東京有2.6平方千米的區域被摧毀。美軍僅損失6架飛機。
3月4日，李梅又組織了一次白天高空轟炸。159架B-29投下500噸高爆彈。然而，目標（位于東京的中島飛機工廠）卻完好無損。此后的幾天，美軍分7批出動716架次B-29在白天用高爆彈進行轟炸，但中島飛機工廠受損甚微。