Pengeboman atom Hiroshima dan Nagasaki
Pada tanggal , sehari setelah Hiroshima dihancurkan, Dr. Yoshio Nishina dan fisikawan atom lainnya tiba di sana dan menilai kerusakan dengan hati-hati. Mereka kembali ke Tokyo dan memberitahu kabinet pemerintah bahwa Hiroshima dihancurkan oleh bom atom. Laksamana Soemu Toyoda, Kepala Staf Umum Angkatan Laut, memperkirakan bahwa hanya satu atau dua bom yang disiapkan Amerika Serikat. Mereka memutuskan untuk siap-siap diserang lagi: "Kehancuran akan terus berdatangan, namun perang akan terus berjalan." Pemecah sandi Magic dari Amerika Serikat merekam pesan kabinet tersebut.
Serangan udara di Jepang
Serangan bom api pertama dalam kampanye ini—bernama sandi "Operasi Meetinghouse"—dilancarkan terhadap Tokyo pada malam hari 9/10 Maret, dan terbukti menjadi satu-satunya serangan udara yang paling merusak dari perang tersebut. Komando Pengebom XXI melakukan upaya maksimal, dan pada sore hari tanggal 9 Maret, 346 pesawat B-29 meninggalkan Marianas menuju Tokyo. Mereka mulai tiba di kota pada pukul 02.00, waktu Guam tanggal 10 Maret, dan 279 pengebom menjatuhkan 1.665 ton bom. Serangan tersebut menyebabkan kebakaran besar massal yang menghancurkan pertahanan sipil Tokyo dan menghancurkan bangunan, mewakili tujuh atau beberapa persen wilayah kota kota. Kepolisian Tokyo dan pemadam kebakaran memperkirakan bahwa 83.793 orang tewas dalam serangan udara tersebut, 40.918 lainnya terluka dan lebih dari satu juta orang kehilangan rumah mereka; perkiraan kematian pascaperang dalam serangan ini berkisar antara 80.000 sampai 100.000 orang. Kerusakan pada produksi perang di Tokyo juga cukup besar. Perlawanan Jepang terhadap serangan ini relatif lemah; 14 pesawat B-29 hancur akibat kesalahan tempur atau mekanis dan tambahan 42 pesawat rusak akibat tembakan anti pesawat. Setelah serangan terhadap Tokyo, pemerintah Jepang memerintahkan evakuasi semua anak sekolah kelas tiga sampai enam dari kota-kota utama, dan 87 persen dari mereka telah pergi ke pedesaan pada awal April.