二战期间美国从1942年起开始对日本进行轰炸，早期是零星的单次轰炸行动，到1944年以后开始逐渐扩大规模，进入1945年后开始以燃烧弹对日本城市进行大规模轰炸，直至最后投下两枚原子弹。
巍巍富士山，悠悠B-29
早期轰炸主要是杜立特对日本的空袭和美军对千岛群岛的空袭。杜立特空袭发生在1942年4月18日，美国陆军航空队16架B-25轰炸机搭乘海军“大黄蜂”号航母，从海上起飞轰炸了东京、横滨、横须贺、名古屋和神户等地的目标，完事后飞到中国降落，这也是日本历史上本土第二次遭到轰炸和第一次遭到实弹轰炸。16架B-25造成的损害并不大，但让日本方面十分震惊，专门从太平洋调了4个航空大队回防本土。
大黄蜂号上的B-25机群
但由于提前起飞，除1架B-25飞到苏联被扣押外，飞往中国的美机全部因油料耗尽而迫降或坠毁，7名飞行员因被俘或跳伞牺牲外，其余包括杜立特本人在内，都得到了中国军民的全力救助，最后全都安全返回美国。日本为了搜寻美军飞行员，在中国沿海省份展开大规模报复，期间还使用了细菌生物武器，造成25万中国军民伤亡。前几年美国电影《中途岛》中对这一情节有过一定反映。
B-25正在从大黄蜂号上起飞
这次轰炸之后美军在很长时间里没有发动类似行动。直到1943年5月美军在阿留申群岛战役期间攻占了阿拉斯加的阿图岛，把日本千岛群岛纳入了B-25、B-24等轰炸机的航程范围。从这一年的7月开始到1945年6月，美军一直保持着对千岛群岛的零星、小规模轰炸，这些袭击对日军造成的损失也不大，但也迫使日本海军专门成立了东北地区舰队，牵制了太平洋战场上日军的兵力。
正在投弹的B-24
B-29轰炸机研制成功后，美军开始部署对日本本土的战略轰炸，由于太平洋上没有合适的基地，美军计划从我国内地机场起飞。为此数万中国民众靠人力在成都周边修建了四个可供B-29起降的机场和五个可供战斗机起飞保卫的机场，同时在印度、孟加拉等地修建了大量机场用于后勤供给。1944年6月15日首次从成都出发对日本进行轰炸，当时一次性出动了75架B-29，攻击了九州北部八幡的帝国钢铁厂，结果损失了7架。类似的轰炸一共进行了9次、持续到1945年初。
1944年6月15日准备起飞轰炸的B-29机群
从成都起飞只能轰炸到日本最南部的九州岛，因此美军只把这作为临时措施，主要战场仍在太平洋上。美军在太平洋上的一系列夺岛战役，主要目的之一就是为B-29取得一个可以立足的前进基地。1944年6月至8月美军相继占领了关岛、塞班岛等岛屿，随即在这些岛上修建了六个机场供B-29起降。这些机场距离东京仅2000余公里，日本大部分地区都在B-29的轰炸范围之内，通过海上补给也更为便利。
塞班岛上的B-29正在加油
1944年11月24日，美军首次出动111架B-29轰炸了东京郊区的飞机制造厂，此后一直到1945年2月底，轰炸目标主要都是日本飞机制造工业，但收效并不大。1945年1月寇蒂斯·李梅调任轰炸行动指挥官，利用日本缺少夜间防空战斗机和城市建筑多为木制的特点，开始在夜间低空投掷燃烧弹轰炸日本城市，这一决策取得了明显效果。
一架B-29正在日本上空投弹
1945年3月9日下午，346架B-29飞往东京，10日凌晨279架轰炸机投下了1665吨燃烧弹，引发的大火摧毁了41平方公里的建筑物，占东京市面积的7%，美军有14架B-29被击落或因机械故障坠毁，另有42架受损，战后估计仅这一次袭击造成的直接死亡人数就达到80000至100000人。
两架B-29正在日本上空投弹
美军随即开展了对其他主要城市的轰炸。11日310架B-29烧了名古屋5.3平方公里，B-29无一损失；13日274架B-29烧了大阪21平方公里、损失2架B-29；16日331架B-29烧了神户一半市区，损失3架B-29；18号名古屋二度被烧，这次烧了7.6平方公里，美军损失1架B-29，飞机在海上迫降后机组还被救了回来。
三架B-29正在日本上空投弹
此后因为燃烧弹耗尽，加上为了配合进攻冲绳，李梅一段时间暂停了继续扔燃烧弹，只对日本的飞机和发动机制造工厂等重要目标进行了几次精确轰炸。这期间很多日军飞行员因为战机性能不够，采用自杀式撞击的方式和B-29同归于尽，但也有些日军飞行员命硬，把B-29撞下来自己还没事，还有人撞出了经验，据说有一个连续撞掉3架B-29，最后还活了下来。
注意看，是四架B-29正在日本上空投弹
1945年4月中旬夜间燃烧弹轰炸恢复，5月初德国投降后，美军又调来了两个轰炸机联队，至此李梅手上集结了5个轰炸机联队、总共1002架B-29。冲绳战役之后美军P-51、P-47等战斗机也陆续加入护航，但由于日军的抵抗越来越弱，这些战斗机在空中很少遇到抵抗，于是飞行员主要精力成了对地面点状目标进行精确打击。
五架B-29正在日本上空投弹
李梅对日本大城市的燃烧弹轰炸一直持续到6月中旬，美军统计一共摧毁了日本240平方公里的城市城区面积。东京50.8%的区域全部烧毁，最后被美军从轰炸目标列表中剃除；大阪在两周内四次被烧，最少的一次有409架B-29。大城市炸完以后还有小城市，到7月以后日本把飞机留存备战，日本上空几乎没有任何抵抗。再后来包括苏联远东空军、美军海军等都陆续加入到了对日本轰炸的行列。海军主要打击目标是日本残存的军舰和飞机，以及北海道通往本州的交通要道，但日本可炸的目标越来越少，美军飞机有时甚至对农村目标进行打击。
排出北斗七星阵在日本上空投弹
1945年8月6日和9日，B-29分别在广岛和长崎投下两颗原子弹，当时美军本来准备在8月底投下第三颗，在11月底前再准备好另外8颗。日本政府于8月10日开始与盟军谈判投降条款，第二天杜鲁门下令停止轰炸，但8月14日谈判陷入僵局后又命令恢复轰炸，当天美军共出动了828架B-29，这是最后一次轰炸，第二天8月15日，裕仁天皇通过广播宣布日本投降。
被炸之后的广岛
从1944年11月到1945年8月，美军共向日本98座城市投弹16万吨，其中90%是在战争最后五个月里投下的，直接炸死23万人，炸伤35万人，全日本城市24%的房屋变成废墟，1600架飞机被摧毁，1650艘船舰被击沉击伤。这里面B-29共出动3.3万架次，投弹14.7万吨，东京成为史上受常规炸弹破坏最严重和死亡人数最多的城市。
被炸之后的东京
在这期间美军损失了 414 架 B-29，约2600 名美军机组人员丧生，另有 433 人受伤。共有大约545名飞行员被俘，其中132人被日方处死，29人被日本民众杀害，另有94人因其他原因死亡，其中有52人被日本故意留在东京一所监狱中让美军炸死，1945年5月5日空袭中被击落的6至8名美国飞行员在九州帝国大学被活体解剖。
一架B-29被击中起火
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