美軍占領菲律賓後，衝繩在本土防禦中的地位更加突出，對於日本而言，衝繩島一旦失守，本土、中國沿海地區的製海權、製空權將悉數喪失，日本賴以維持生存的通往東南亞的海上交通線將被徹底切斷，因此日軍大本營判斷美軍在進攻日本本土之前，必先在衝繩島登陸，所以日軍對衝繩的防禦極其重視。自1944年7月馬裏亞納群島失守後，就開始重點加強衝繩島的防守兵力和防禦工事。
隻是日本怎麼也沒有想到一直是隱患的琉球人民革命軍打破防禦計劃，蓄勢待發多年的琉球人民革命軍在林俊雄的帶領下如此迅速地就控製住了琉球，而計劃派往琉球增強防禦的由牛島滿陸軍中將指揮的日軍守島部隊為第32集團軍下轄的 2個師和1個混成旅，約8.6萬餘人，以及海軍基地部隊等共10萬餘人也隻能滯留在德之島。
原本以首裏為核心構築有牧港、首裏兩道防線，在西北端八重嶽、與座嶽地域構築有第 3道防線。每道防線都依托丘陵地構成多層次的堅固防禦陣地。由戰列艦、巡洋艦各 1艘和驅逐艦8艘組成的聯合艦隊第2艦隊（司令為伊藤整一海軍中將）以及潛艇部隊和駐紮在九州、台灣的航空兵部隊，擔負抗登陸支援與掩護任務。衝繩島及其鄰近島嶼還有1個魚雷艇中隊和600餘艘自殺攻擊艇。這些近半年的部署，隻幾天便變成了琉球人民共和國的防禦。
戰鬥開始僅僅三天，美軍參戰兵力增加到45.2萬人，艦艇1500餘艘，飛機2500架。第 5艦隊司令R.A.斯普魯恩斯海軍上將任總指揮。擔任登陸的第10集團軍（司令為 Jr.S.B.巴克納陸軍中將），由陸戰第3軍和陸軍第24軍組成,轄8個師,18.3萬人。其中步兵第81師為戰區總預備隊。由美英兩軍的航母機動部隊，以及美第20、第21戰略轟炸部隊等，擔任掩護和支援。
日軍在以德之島為基地，以衝永良部島為前線的戰鬥麵對美軍的強大火力進軍，苦苦支撐著，敗局已定，隻是看日軍能堅持多久。
6月1日至6月22日，日本陸軍海軍航空兵對美軍艦船進行10次大規模攻擊，雖取得一定戰果，但對整個戰局未起決定作用。 美陸戰第3軍的2個師向衝永良部島北部順利推進，至6月15日占領該島北半部。陸軍第24軍的2個師向德之島進攻，遭到日軍頑強抵抗，進展緩慢，16日始突破德之島南部港口防線。爾後，美軍調整部署，陸戰第 1師、步兵第77師投入德之島南線作戰。6月20日，日軍發動總反擊失利，遂收縮陣地。在美軍兩翼包圍下，於29日放棄德之島南線防線，向北部天城嶽一帶轉移。
6月21日，美陸戰第6師由德之島西部港口登陸。6月22日，美第10集團軍司令巴克納中將陣亡，陸戰第 3軍司令R.S.蓋格少將接替其職務。23日，美軍突破日軍北部防線。次日淩晨，日軍第32集團軍司令牛島滿及其參謀長剖腹自殺。
而近一個月的時間，美國太平洋艦隊和日本的帝國聯合艦隊戰況也極為慘烈，本來占據優勢的美國太平洋艦隊麵對伊藤整一自殺式潛艇的襲擊，艦隊損失慘重，雙方幾乎又回到同一實力階段。
在艦隊指揮官命令一支艦隊想要從硫磺鳥島繞到日軍背後時，被日軍提前察覺，雙方在硫磺鳥島展開激戰，美國分艦隊幾乎全部覆滅，不得不放棄這一計劃，而日軍雖然取得了勝利，傷亡卻達到了一萬多人。
6月26日、27日，日軍以九州的第五航空艦隊和第六航空軍為主要兵力，四國的第一航空艦隊和第八飛行師團為輔助兵力，出動海軍飛機462架，陸軍飛機237架，共699架，其中自殺飛機355架。擊沉美軍驅逐艦3艘、坦克登陸艦1艘和萬噸級軍火船2艘，擊傷戰列艦、航母、護衛艦和布雷艦各1艘、驅逐艦8艘，美軍傷亡有數百人之多，盡管戰前美軍就估計到了日軍會發動自殺性攻擊，但日軍攻擊之瘋狂、美軍損失之慘烈，仍令美軍膽戰心驚。日軍將這兩天的戰鬥稱為“菊水一號”作戰，出擊的日機共被擊落335架，約占出擊總數的48%。
7月2日、3日，日軍發動了“菊水二號”作戰，因為“菊水一號”作戰中損失的飛機還沒來得及補充，所以出擊的飛機數量要比第一次少，海軍出動200架，陸軍192架，共392衝繩島戰役架，其中自殺飛機202架。由於兵力不足，日軍在攻擊戰術上作了一些改進，先出動戰鬥機吸引美軍的戰鬥機，當美軍戰鬥機燃料耗盡返回母艦時，攻擊機才飛臨目標上空進行攻擊，同時日軍還開始使用一種新式武器——“櫻花彈”，實際上是火箭助推的載人航空炸彈，由攻擊機攜帶到達戰區後脫離載機，由敢死飛行員駕駛衝向目標，裝有一噸烈性炸彈，由三台固體燃料火箭發動機推進，時速高達800公裏，威力很大，美軍則稱之為“八格彈”，這種武器給美軍造成了不小的損失。此次作戰，日軍共擊沉美軍驅逐艦、登陸艦各1艘，擊傷戰列艦1艘、驅逐艦6艘、護衛艦3艘、掃雷艦、布雷艦和登陸艦各1艘，日軍損失飛機205架。 7月上旬開始，美軍為了減少損失，在日機最有可能來的方向派出雷達警戒艦，當發現日機飛來，一邊發出預警，一邊引導空中的戰鬥機前去攔截。此外還在剛占領的衝繩島機場上布置大量戰鬥機，專門用於截擊日軍來犯飛機。