美軍在控制菲律賓後，於1945年1月3日開始，對硫磺島實施轟炸。1945年2月16日開始硫磺島戰役動艦艇200多艘次，飛機400多架次，對硫磺島日軍3個機場和灘頭陣地進行砲擊和轟炸。19日，美海軍陸戰第4師和第5師在600多架次飛機和艦砲火力掩護下，以250多艘登陸艇和500多輛水陸坦克、裝甲車組成5個登陸波，在硫磺島東南部登陸。經過兩週激戰，殘餘的3000多日軍退進山洞死守。
此戰役日軍被擊斃2.2萬人，被俘1000人；美軍為攻佔該島陣亡7000人，負傷1.9萬人。期間，美軍的6名士兵把國旗插在硫磺島最上端，剛趕到硫磺島視察的美國海軍部長福雷斯特爾看到後激動地說：“折缽山上升起的國旗意味著海軍陸戰隊此後五百年的榮譽！”這景象被塑成雕像，放在陸軍戰隊廣場，作為紀念。
硫磺島也是日本唯一能進行陸、海、空三個自衛隊聯合作戰演習的地點。此外由於海風的吹拂和侵襲，島上的基地施設常需要進行修復，有專門從事建築的業者居住於此。另外，日本國土地理院氣象廳的職員也會定期來此進行火山觀測。
2013年4月14日，日本首相安倍晉三訪問硫磺島，參加戰死軍人悼念儀式，視察戰死軍人遺骨收斂工作。 安倍在執政夥伴公明黨黨首山口那津男、總務大臣新藤義孝等人陪同下訪問硫磺島，在戰歿者追悼儀式上獻花並致辭，稱日本尋求和平，希望避免戰爭悲劇重演。隨後，安倍視察由政府特別工作組負責的日本軍人遺骨收斂作業，希望加快作業進度。
