1944年2月,当美军占领马绍尔群岛后,日军加强了硫磺岛的军事力量,在硫磺岛上的军事力量达到5000人,13门火炮,200挺轻重机枪,4552支步枪,12架高射炮,30挺25毫米口径2联装高射机枪,此外还有120毫米口径的火炮。硫磺岛和小笠原诸岛成为防止美军空袭日本本土的最后一道防线。因为当时日本已经丧失了制海和制空权。1944年4月,硫磺岛上还驻有80架战斗机,但到了1944年7月仅剩下4架,美国海军到了硫磺岛目视范围内,一次全面的轰炸,炸毁了硫磺岛上所有的建筑物和仅存的4架飞机。但美军尚没有对丧失了海空支持的硫磺岛展开攻击,而日本则只余下地面部队能使用。
战前美日双方的准备
1944年10月初,美国太平洋舰队司令部的参谋人员就将进攻硫磺岛的计划制定出来,参加作战的地面部队为第5两栖军,下辖海军陆战队第3、4、5师,共约6万人,由霍兰史密斯中将指挥;登陆编队和支援编队,由凯利特纳中将指挥;米切尔中将指挥的第58特混编队负责海空掩护;所有参战登陆舰艇约500艘,军舰约400艘,飞机约2000架,由第五舰队司令斯普鲁恩斯上将统一指挥。由于参战部队中相当部分正在支援对吕宋岛的登陆作战,硫磺岛战役只得等吕宋岛战役结束后的1945年1月才能开始,又因为吕宋岛战役进展缓慢,结束的日期从计划的1944年12月20日推迟到了1945年1月9日,尼米兹再将硫磺岛的作战推迟到1945年2月中旬。
在1944年前,日军仅仅把硫磺岛作为太平洋中部与南部的航空中继基地,只部署了海军守备部队1500余人和飞机20架。1944年马里亚纳群岛失守后,硫磺岛的重要性日趋明显,日军才开始大力加强其防御力量。1944年3月下旬将4000余陆军部队送上岛;5月将硫磺岛的陆军部队整编为第109师团,由栗林忠道中将任师团长,并在岛上配备了120、155毫米岸炮、100毫米高射炮和双联装25毫米高射炮;7月海军第27航空战队也调至岛上。截止1945年2月,日军在岛上陆军约1.5万余人,海军约7000余人,共约2。3万人,飞机30余架,由栗林统一指挥。日军在岛上的中部高地和元山地区各建有一个机场,分别叫做千岛机场和元山机场,也叫一号机场和二号机场,并在二号机场以北建造第三个机场。