摺钵山失守，日军硫磺岛残军大势已去。栗林司令官如果认清大势，体恤部下性命，本该下令投降。可是，顽固不化的军国主义头目非要强令官兵与他一起为天皇白白送命，这使美军也相应增加了伤亡数目。
美军登陆后的第10天，2月28日，已占领了硫磺岛南半部及千鸟机场和元山机场，整个岛上表面阵地已看不到日军影子。3月1日，美军采用摺钵山攻坚战术，把玉名山守敌赶进深洞，然后用钻岩机钻孔爆破，投入黄磷或烟雾弹毒杀残敌。
日军守备队中有10%想投降的人被处死，6%的人绝望自杀，被俘活命的只有5%，其余的全部战死。3月7日，完全陷入包围圈的日军混成第2旅1500余人，携带手枪、轻机枪、步枪，从深洞中冲出来，口喊“万岁”、“万岁”，对占绝对优势的美军进行自杀式冲击，结果全部毙命。
3月9日夜，千田旅团残余日军1600余人也在一片“万岁”的嚎叫声中冲向地面，无一幸存。
最后一次有组织的反攻是在3月27日。这天清晨，40名日军大刀队员在前面打头阵，300余名海军、陆军联合部队尾随其后，奇袭美军帐篷营地，双方展开肉搏战。美军是在睡梦中惊醒仓促迎战的，日军则是在精神、肉体遭受重创后，万死中求一生。战斗结束后清点：美军战死44人，88人负伤，工兵第5大队9人战死、31人受伤；日军262人死亡。
绝望中，日军栗林司令官在战壕洞口剖腹自，未遂，由中根参谋用军刀把他砍死，然后，中根自己也开枪自杀。
硫磺岛攻防战历时38天，日军死亡2.2万名，被俘1000余名；美军阵亡5500名，负伤1.9万多名。在一个不到30平方公里的小岛上，死伤这么多人，可见战争的残酷激烈。
在这次战斗中，日军神风特攻队40架飞机和15架重轰炸机攻击美机动部队，美护航航空母舰俾士麦海号被击沉，巨型航空母舰“萨拉托加号”重伤，还有战列舰1艘、巡洋舰2艘、驱逐舰9艘轻度损坏。
海军陆战队队员带着宝贵的国旗到达火山口边缘许多参加过此次战役的美军士兵都说那是“地狱里的战争”。整个战役只能用“血腥”来形容，双方都艰苦到极点。美军是以其先进的军事装备（尤其是火焰喷射器）才完全结束这场战斗。
美军的这次胜利可以说为攻击日本本土敲开了最后一个门户，自此日本人开始时时面临着被轰炸的危险。