1944年2月，当美军收复马绍尔群岛以及1944年1月对加罗林群岛的楚克发动毁灭性的空中打击后，日军大本营开始重新评估情势。为抵御美军的行动，日军建立了一个环形防卫圈“绝对国防圈”，南北
向的加罗林群岛至马里亚纳群岛即为其中一道岛屿防线，两群岛更北部即是硫磺岛，其次便是日本本土了。1944年3月，日军由小畑英良中将指挥的陆军第31军进驻了此防线内。1944年2月美军收复关岛，同年12月20日登陆菲律宾莱特岛。其后的莱特湾海战中美军基本消灭了日本帝国海军主力。因此美军取消原本在1945年2月底3月初登陆吕宋岛或台湾的作战计划，改为抢占硫磺岛后直接攻击冲绳及日本本土。
制空制海权基本丧失，距离相对较远，鞭长莫及，进行支援的代价太大，所以日本向内收缩，在本土或附近区域和美军血战的战略是正确的。朝战期间，李奇微取代麦克阿瑟指挥联军采取类似战略，让志愿军大踏步向纵深走，沿长补给线增加补给难度，结果国内出发的志愿军能顺利到达前线的仅存十之二，三，大部分人因严寒、饥饿和轰炸丧失战斗力。
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1944年3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2月20日推迟到了1944年3月9日，尼米兹再将硫磺岛的作战推迟到1944年3月中旬。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。
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月日军把海军第27航空战队调至岛上，将所有非战斗人员撤出了硫磺岛，修建了地下工事，将主要火力集中到山脚，射程覆盖到滩头。从父岛调来5,000人、从塞班撤回2,700人都集中到硫磺岛，到8月，已经达到12,700人。后来又来了1,233名海军工兵修建工事。8月10日，2,216名海军到达。
同时日军向硫磺岛调送武器，虽然许多运送船只被美军击沉，但到了1944年末，日军仍然成功运送了许多武器到硫磺岛上，包括361门75毫米（或更大）口径的火炮，12门320毫米口径的迫击炮，65门150毫米中型迫击炮和81毫米口径的轻型迫击炮，33门80毫米口径的海军炮（naval guns），94门75毫米（或更大）口径的高射炮，69门37毫米和47毫米口径的反坦克炮，200挺20到25毫米口径的高射机枪，70门火箭炮，带着从90公斤射程为2-3公里到250公斤射程为7公里以上的***。
驻扎在朝鲜釜山的第26战车联队28辆坦克和600士兵向硫磺岛进发，虽然中途受到美国潜艇USS Cobia（SS-245）的**袭击，仍然有22辆坦克到达，安置到战略要点，半埋在土中，以防止空袭。
虽然受到美国舰艇的拦截，日军仍然源源不断地向岛上运送
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，食品储备足够坚持两个半月，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。由于美军迅速攻占了马里亚纳群岛，原计划运往马里亚纳群岛的人员、装备和物资都被就近转用于硫磺岛，尽管美军组织飞机、潜艇全力出击，企图切断硫磺岛的增援和补给，但日军以父岛为中转站，采取小艇驳运的方式，因此美军的封锁效果并不理想。
由于日军的海空军主力在菲律宾战役中遭到了毁灭性的打击，已无力为硫磺岛提供海空支援，硫磺岛的抗登陆作战是要在几乎没有海空支援的情况下进行。栗林是出色的职业军人，曾担任过天皇警卫部队的指挥官，他意识到面对美军绝对海空优势，滩头作战难以奏效，主张凭借折钵山和元山山地的有利地形，依托坚固的工事，实施纵深防御。当地的火山灰和水泥混合可以成为非常良好的混凝土，日军用此建成许多非常坚固的地下工事，为了防止人员被围困，每个工事都有许多出口，四通八达，通风良好，大的暗堡甚至可以容下300到400人。日军还准备建成27,000米的地下通道，连接所有的地下工事，美军登陆时已经完成了18,000米。但海军守备部队仍坚持歼敌于滩头，最后栗林做出了折衷的方案，以纵深防御为主，滩头防御为辅，海军守备部队沿海滩构筑永
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