LeMay juhtis järgnevaid B-29 Superfortress lahingute operatsioone Jaapani vastu, sealhulgas massilisi tulekahju rünnakuid 67 Jaapani linnas ja aatomipommide pommitamist Hirosimal ja Nagasaki. See hõlmas ka Tokio tulepommitamist.
ametlikes dokumentides tuntud kui "Operation Meetinghouse" õhurünnak, mis toimus 9.-10. märtsi ööl 1945. aastal ja mis osutus kõige hävitavamaks pommirünnakuks kogu sõjas. Esimese rünnaku jaoks käskis LeMay eemaldada 325 B-29 kaitsekannad, laadida iga lennuk M-47 tulekahju, magneesiumipommid, valge fosforipommid ja napalm ning käskisid pommitajatel lennata Tokyo kohal. LeMay kirjeldas operatsiooni Meetinghouse, öeldes, et "USA lõpetas lõpuks kärbede löömise ja läks sõnnikupuu taga".