10:30分，美军已有8个步兵营和1个坦克营上岸，正竭力扩大登陆场。
11:00时，风向转为东南，风力逐渐加大，给美军的登陆带来了很不利的影响，这时各团的预备队营正在登陆，许多登陆艇被强劲的阵风吹得失去控制，甚至倾覆，再加上日军炮火的轰击，滩头上到处都是损坏的登陆艇，而后续的物资和人员仍在按计划源源不断上岸，整个海滩一片混乱。
但这样混乱的场景因尘土飞扬，硝烟弥漫，海面上的军舰根本看不清楚，特纳向尼米兹报告登陆部队几乎没遇到抵抗，伤亡轻微。
12:00时许，美军陆战4师23团才前进了450米，接着继续在火力支援下攻击前进，直到十四时，才攻到一号机场。
而陆战4师的另一个团25团则被日军在蓝二滩东北的一个小艇专用港边悬崖上的大量永备发射点所阻，伤亡严重，却毫无进展，为摧毁这些永备发射点，美军使用了一种新的引导舰炮射击法:先以登陆艇向目标发射曳光弹，巡洋舰再根据曳光弹的弹着射击，效果极佳，到黄昏时分，终于消除了这些火力点的威胁，但25团在登陆当天几乎没有进展。
陆战5师情况梢好，28团已割裂折钵山日军与其他地区日军的联系，将其包围起来;27团在海滩上被困四十分钟之后，终于取得了突破，推进到了一号机场南端，其余4万人也开始登陆。
日落时，美军已有6个步兵团、6个炮兵营和2个坦克营共约3万人上岸，占领了宽约3600米，纵深从650米到1000米不等的登陆场，全天有566人阵亡，1858人负伤，伤亡总数约占登陆总人数的8%。
就第一天的战况而言，还不算太糟糕，但随后的战斗将更加艰巨。天黑后，美军害怕日军发动大规模夜袭，海面上的军舰几乎不间断地向岛上发射照明弹，将黑夜照得如同白昼，出乎意外的是，日军通常会在登陆的当天夜间发动的夜袭根本没有，除了一些小股日军的袭扰外，太平无事。
这是因为栗林深知自己的实力，坚决不采取自杀性的冲锋。度过了第一个平安的夜晚后，迎接美军的将是更为残酷的战斗。
1945年2月20日，从凌晨开始，美军舰炮就根据登陆部队的要求进行火力准备。
8:30分，美军登陆部队发起了进攻，28团进攻折钵山。其他三个团向元山方向进击。陆战4师在舰炮和坦克支援下，攻占了一号机场，并切断了岛南日军与元山之间的联系。机场刚刚被攻占，工兵就开始全力抢修，以便尽快能投入使用。
陆战5师向折钵山攻击，折钵山独立守备队由日军第312大队和速射炮第10大队组成，日军防守顽强寸土必争。由于日军很多工事都建在舰炮火力无法射击到的岩洞中，在坦克到来前，28团几乎无法前进，最后在坦克掩护下，以手**、**包、*****逐一消灭岩洞中的日军，有时甚至出动推土机将洞口封闭，因此进展极为缓慢，直到黄昏，才总共前进了180米。折钵山独立守备队队长厚地兼彦大佐战死。
1945年2月21日，岛上的激战仍在继续，进展十分有限。海滩勤务大队经过不懈的努力，解决了滩头的混乱局面，天气却愈加恶劣，海上风大浪高，严重影响了补给品的卸载。由于岛上的部队伤亡较大，作为预备队的陆战3师21团奉命登陆投入战斗。
日军32架飞机从千叶县香取基地起飞对美军展开敢死攻击。击伤美军航母萨拉托加号，击沉护航航母俾斯麦海号。美军当日死亡644人，伤4,108人，失踪560人。1945年2月22日，因大雨美军登陆部队被迫停止进攻，抓紧进行战地休整。
由于三天来，美军在硫磺岛上阵亡、失踪人数已达1204人，负伤4108人，战斗减员严重，第3海军陆战师接替第4海军陆战师继续进攻元山。
美军用*****逐次消灭坑道中的日军，无法烧到的情况用黄磷弹或者灌入汽油点燃熏烤。美国国内的新闻界甚至强烈要求“让陆战队喘口气--给日本人放毒气。”
诚然，对付隐藏在坑道或岩洞中的日军，毒气既实用，又比*****更为“仁慈”，尽管美、日两国都没有签署严禁使用毒气的《日内瓦公约》，但罗斯福总统和尼米兹都不愿违反公约，战后尼米兹承认，没有使用毒气完全是出于道义的考虑，结果使大量优秀的陆战队员付出了生命代价。
1945年2月23日，美军陆战4师以2号机场为目标发起总攻，但在日军永备发射点、坑道、地堡和岩洞工事组成的防线前，推进极为缓慢，简直像蜗牛爬行。全天，只有右翼前进了约300米，左翼和中间几乎毫无进展。
这天唯一的战果是在折钵山，美军因其不断喷发烟雾，称之为热岩，日军几乎将整座山掏空，修筑有数以千计形如蜂窝一样密集的火力点，尤其是山顶的观察哨，居高临下俯瞰整个东海岸，能准确指引、校正纵深炮火的射击，对于美军威胁极大。
10:20分，经过4天的血战，陆战5师28团由哈罗得.希勒中尉率领的44人组成的小分队，终于攻上了折钵山山顶，升起了一面美国国旗。尽管折钵山里，仍有近千日军凭借着坑道和岩洞工事在拼死抵抗。
乔·罗森塔尔知道此消息便大喊着冲上了折钵山，可是国旗已经升上去了，此时岛上战事正酣这面星条旗大大的鼓舞了美军的士气。为了让更多的人看到山顶的旗帜，他们决定换一面更大的国旗。于是，指挥员命令779号坦克登陆舰紧急将一面更大的国旗送上岸。
四小时后，12:15分希勒的6名士兵又插起了一面更大的星条旗，美联社记者乔·罗森塔尔(joe rosenthal)将插旗时的情景拍摄下来，这张照片随即广为流传，成了著名的《美军士兵在硫磺岛竖起国旗》，后来这幅照片成为许多雕塑和绘画作品的原型。
在华盛顿市外的阿灵顿县依照这张照片做的雕塑成为纪念美国海军陆战队的纪念碑，成为胜利的象征。后来太平洋战区总部还专门查询插旗的陆战队员姓名和家庭地址，进行表彰。