1944年，尼米茲在中太平洋展開攻勢，麥克阿瑟自澳大利亞向印度尼西亞、菲律賓發動跳島作戰。兩條戰線都已迅速接近日本的所謂絕對國防圈，日軍節節敗退，美軍勢不可擋。
6月15日，美軍登陸塞班島，7月21日，美軍登陸關島，24日登陸提尼安島。至8月中，這三個島嶼上日本守軍有組織的抵抗都被粉碎。
對於馬裏亞納群島的丟失，日軍第25航空戰隊參謀、未來的曆史學家奧宮正武在他的回憶中寫道：“馬裏亞納群島的丟失將會是美軍擊敗日本的基礎一步，一旦美軍占領了這個群島，就意味著日本本土完全暴露在美國新銳B-29轟炸機的攻擊範圍內，從而導致日本本土的生產能力被摧毀。”
要把一片狼藉和廢墟的塞班島變成一個能駐紮和維護保養大群B-29重轟炸機的基地，其難度自然可想而知。就在陸戰隊登陸塞班島6天以後，雙方還在激烈交戰時，陸航建築工兵營就開始往島上運輸修築機場的機械設備和工具。隨即，5個陸航建築工兵營開始在原日軍修建的阿斯裏托機場上進行施工。此時，島上戰鬥還在進行，炮彈和子彈還不時地飛進施工工地。借助機械化的威力，工兵營在24小時內填平了大約600個彈坑，機場能夠開始供戰鬥機和中型以下轟炸機起降。接著，工兵們開始擴建延長機場跑道，以迎接未來要進駐的B-29。為了紀念“列克星敦”號航母艦載機VT-16TBF中隊指揮官羅伯特·埃斯利（1944年6月13日在轟炸塞班島日軍工事時被高射炮火擊中，在機場跑道南端墜毀陣亡），這個機場建成後命名為埃斯利機場。
1944年6月18日，塞班島。美軍運輸船正在強大海空部隊的掩護下輸送登陸部隊以及設備，一天之後，著名的“馬裏亞納獵火雞”爆發，日本海軍航空兵遭到沉重打擊。這個夏天過後，日軍的“絕對國防圈”已是形同虛設。
7月9日，塞班島上日軍的有組織抵抗結束，美軍地麵部隊完全占領了這個小島。由此，島上的機場建設迎來了熱火朝天的全麵施工階段。在7月和8月裏，盡管熱帶風暴、硫黃島方向日軍轟炸機的零星空襲和島上的殘兵帶來了很大麻煩，所有的建築工兵以極大的熱情幾乎24小時不停歇地施工。美國大兵們用推土機逐個推平了一些珊瑚礁小山坡，大約100輛4噸級的卡車運來數以噸計的沙石以填平地麵，碾平後鋪上鋼板，修築跑道。
為了滿足B-29起降和作戰需要，工兵們迅速修建出4個大型機場，每條起飛跑道寬60米、長2550米，工程還包括修建10公裏長的滑行道和200個飛機停放點。此外，還需要修建另外2個規模小些的機場，以容納B-24和其他型號的轟炸機。配套的設施則包括所有交通道路和標誌、可存放40000加侖的儲油場、維修車間、飛行機組和地勤人員的宿舍等等輔助建築。
從成都起飛，B-29的作戰半徑隻能企及九州西部；從馬裏亞納群島起飛，則能夠將日本沿海的大部分重要工業城市納入作戰半徑之中。加之美國控製太平洋，補給方便，馬裏亞納群島的基地便具備得天獨厚的優勢。隨著轟炸日本任務的展開，成都的第20轟炸機司令部也逐漸轉場至馬裏亞納群島。
大量先進工具從大洋彼岸運抵馬裏亞納群島，美軍將這些昔日荒蕪的島嶼轉變成了一個巨大的工地，以日本人不敢想像的速度建成了三個規模龐大的B-29基地。注意畫麵下方堆積如山的油桶，它們是工程團隊能量的來源。
氣勢恢宏的瀝青爐，每天可以生產700噸瀝青。
塞班島的機場修建時，工程兵用爆破和推土機夷平了兩個珊瑚礁山頭，移除的土方用了100輛次裝卸車才運走，平均每輛車的裝載量為4噸。在此基礎上，美軍修築出了太平洋上最長的機場跑道。
在建造機場時，瀝青是鋪設跑道的重要成分。盡管在戰前美國國內的專家們普遍意見都是瀝青不能在赤道氣候條件下使用，不過陸航建築工兵和“海蜂”都在馬裏亞納群島上大量使用瀝青來鋪設跑道，依靠島上的一個自製瀝青爐，最高峰時一天可以提供700噸液態瀝青供鋪設所用。
相比塞班而言，關島的工程量更大。在8月10日宣布肅清日軍有組織抵抗後，關島北機場和西北機場進入修建工程期。至1945年1月，北機場完工，4月，西北機場完工。此外，還有一處專門用於維修和保養用的機場。
關島上的生活條件並不比塞班舒適，這裏的海岸線大都是岩壁，隻有圖蒙灣這一塊景色還算優美的沙灘，美國大兵們還利用廢棄的飛機副油箱加工成單人艇劃船去釣魚。不過在炙熱的熱帶陽光之下，大兵們每隔20分鍾左右就要跳到海裏去躲避一陣，以免造成曬傷。
依托美軍強大的機械化能力，大批的半圓拱形活動房屋建築起來以後，居住條件還是得到了很大改善。
在基地裏的居民之間，酒才是真正的硬通貨，尤其是威士忌。特別是剛從國內或者夏威夷過來的軍艦上，水兵們或者艦載機飛行員都會偷偷地帶一些酒來販賣，一瓶黑標威士忌可以賣到40美元一瓶。當時，“企業”號航空母艦上的飛行員最擅長做這個生意，不愧“企業”號的大名。
如果提尼安島沒有成為美國陸航的基地，這個馬裏亞納群島的第三大島恐怕始終是太平洋諸多島嶼中籍籍無名的一個罷了。但是，在被美軍攻占以後，提尼安島修建了6條巨型跑道，成為地球上最大的航空兵基地。
提尼安島機場修建工程量之巨大，可以用直觀的數字來表述：110億立方碼土方開挖和填埋量，運載土方的裝卸卡車車次依次排列起來足有1500公裏長；平均每天消耗12噸炸藥、爆破5000次；總工程量相當於建築3個頑石壩（美國科羅拉多河上的大壩，高221米，壩頂長約360米）。
美國建築工兵的兩名黑人士兵正在一起駕駛壓路機平整跑道。
從高空拍攝已經完工的塞班島基地，從圖片中可以看出每一條跑道及滑行道的尺寸都相當驚人，寬度120—150米，可毫不費力地容納三排當時世界上最大的轟炸機。跑道四周，每一架B-29都停在設施完善的停機位當中，得到妥善的保養。
照片拍攝於塞班島基地，這一片連綿不絕的帳篷便是機組、地勤人員和美軍士兵的臨時宿舍。雖然靠近海邊，而且輕便涼爽，但帳篷遮風避雨的功能畢竟有限。在太平洋地區的台風來臨之時，帳篷地帶便會變成充斥著泥漿的汪洋大海。隨著時間的推移，機場設施日益完善，人員開始轉移至正式營房中。
不過，在馬裏亞納群島上修築機場並不是平整一條又長又寬的瀝青路麵就完工大吉的。熱帶氣候下，暴雨隨時降至，排水工程至關重要。因而，跑道表麵的傾斜度是經過工程師精心計算後設置的，以一條寬150米的跑道為例，其中間要比兩側高出1.2米，在跑道兩側是排水溝。
在海陸兩軍建築工兵的奮戰之下，機場的建築進度大部分如期完成。三個小島上，“海蜂”們一共修築了6條B-29跑道，總麵積約770平方公裏。1944年8月，馬裏亞納群島三個島嶼上的各個機場駐紮了999架各型作戰飛機。到1945年7月時，這個數字上升到3000架。1945年8月15日，日本投降時，在馬裏亞納群島和硫黃島上一共有1437架B-29和42架F-13（B-29的偵察型）。
盡管工兵們拚盡全力，但是工程進度還是沒有趕上第21轟炸機司令部指揮官海伍德·漢賽爾少將的計劃。1944年10月12日，在兩架P-47戰鬥機的護航下，漢賽爾親自駕駛一架被命名為“太平洋先鋒號”的B-29在塞班島的埃斯利機場上降落，這也是第21轟炸機司令部抵達馬裏亞納群島基地的第一架B-29。一方麵，這體現了漢賽爾身先士卒的領導精神，另一方麵也反映出漢賽爾在來自華盛頓的壓力下，急於促使他指揮下的B-29部隊能早日有所表現。
B-29重轟炸機群大批進駐，隨之而來的機組成員和地勤輔助人員把太平洋上這一座座島嶼變成了一個個新興的都市。推土機幾乎改變了整個島嶼的地理麵貌，大片的樹林乃至整座山丘都被推平，原有的地標幾乎蕩然無存，四通八達的道路如同蜘蛛網。由於基建工程規模太大，道路標誌牌根本來不及隨之安置，因此到了晚間，美軍士兵們如果進入不熟悉的區域常常會迷路。
馬裏亞納群島位於赤道15度內，經常遭遇突如其來的傾盆暴雨，有時一天還會來幾次，配合炎熱的氣溫，整個群島始終給人大型桑拿浴室的感覺。加上登革熱的流行，經常有人病倒。以至於很多老兵在幾十年後回憶起當年的經曆都還是咬牙切齒的。
對於塞班島上的美軍而言，自然條件之外還有其他敵人，那就是殘存的日軍。據情報部門估計，日軍數量可能有近千人，他們三五成群地躲藏在山區的樹林和洞穴中，甚至包括一些被擊毀的坦克或者其他車輛的殘骸裏。白天，日軍潛伏不動，晚上就出來襲擊落單的美軍或者是搶奪物資。一些精神瀕臨崩潰或者是極度絕望的日軍就像月圓之夜嚎叫的狼人一般，在美軍的營地附近發出悲鳴。
馬裏亞納群島的三個巨型B-29基地之上，一開始所有設施均因陋就簡。例如，這個做禮拜用的教堂便是一個四麵通風的大帳篷，在中間，128個空彈藥箱搭建成一排排座椅。每次布道，大批美軍蜂擁而至，沒有位置的美軍士兵隻能站在帳篷外能看到牧師的位置。
不過，日軍殘兵總還是有威脅的，即使是戰爭結束後，夜間外出也不是一件多麼安全的事情。埃斯利機場的衛兵們就曾經設立過一個專門獵殺日軍殘兵的陷阱：把一輛單獨的運輸車停放在距離機場大約1.5公裏外，偽裝成故障不能啟動的樣子。在運輸車周圍隱蔽安排了伏兵，等到日軍殘兵被吸引過來後就施放照明彈突然開火。以這樣的布置，美軍先後擊斃了近70名日軍。
有時，還有些瘋狂的日軍士兵揣著手榴彈潛到機場跑道附近，然後試圖衝上跑道，與正在滑跑起飛的B-29同歸於盡。不過這種行為毫無希望：每次起飛前，衛兵們駕駛著裝備機槍的中型吉普車沿著跑道來回巡邏，稍有異動就猛烈射擊。由於塞班島是個麵積較大的島嶼，在清剿完有組織的殘餘抵抗後，總能剩下相當數量的日軍殘兵在雨林和山洞裏苟延殘喘。其中最著名的殘兵當屬大場大尉，此人在1945年12月才投降。
從美軍奪取馬裏亞納群島之後，日軍一直以零星的空襲來反擊，但完全不足以影響到機場的建設以及B-29部隊的成軍。
隨著時間的推移，B-29基地的功能逐漸完善。各種生活設施豐富起來，酒吧就是非常受美軍官兵們歡迎的休閑場所。一天的戰鬥和工作結束以後，官兵們可以到這裏，享受清涼可口的啤酒。注意牆上和櫃台上張貼的廣告女郎招貼畫，這是美國基地的傳統格調。
戰爭前，表現東京風光的明信片。從圖中可以看出，東京已經是相當繁華的一個都市，西式高層建築、有軌電車、路燈一應俱全。雖然杜立特空襲對日本軍民造成巨大的心理陰影，但實際上仍不足以影響這座繁華都市的日常運作。
隨著時間的推移，進駐塞班、關島和提尼安島的B-29兵力越來越雄厚，不過這些機組也都還沒有什麼實戰經驗，屬於菜鳥級別。於是，第21轟炸機司令部最開始給這些轟炸機機組分配轟炸周邊島嶼的一些任務作為實戰訓練，一方麵加強機組內配合和實戰水平，另一方麵也順便壓製和癱瘓盤踞在特魯克和硫黃島的日軍航空兵。
通往東京之路
一切準備完備之後，日本本土最大的島、也是最主要的軍事工業集中地——本州已經進入B-29的攻擊範圍，對轟炸目標的選擇也就隨之成為第21轟炸機司令部，乃至第20航空隊和參謀長聯席會議的重要議題了。
對於第21轟炸機司令部參謀軍官們而言，東京是個必選目標，除了東京本身就是個重要的軍事工業生產城市外，轟炸日本首都也是心理上的一個好選項。轟炸日本戰爭機器的核心這一行動，無疑對B-29機組、其他美軍以及同盟國國民心理上帶來極大的鼓舞，而且也會沉重打擊日本國民的戰爭信心。
當然，轟炸日本的主要目標還是針對日本的航空工業，1944年日本各航空製造公司一共生產了28180架各型飛機，其中主要是由三菱、中島、川崎和立川這四家工業聯合體完成的，它們的產量加起來超過67%。此外三菱、中島和川崎還生產了日本80%份額以上的航空發動機。這些龐大的軍事工業聯合體集中分布在東京、名古屋和大阪這一帶。
第21轟炸機司令部排列的攻擊目標清單中，最主要的是摧毀日本航空發動機和飛機製造廠，以及大修和維修工廠，排列如下：
1.主要的航空發動機製造廠：
1）三菱重工名古屋發動機工廠
2）中島飛行機株式會社武藏野製作所
3）川崎重工明石製作所
4）中島飛行機株式會社田町製作所
2.主要的飛機裝配組裝廠
1）中島飛行機株式會社太田製作所
2）中島飛行機株式會社各務原製作所
3）中島飛行機株式會社
4）三菱重工名古屋工廠
5）愛知時計電機名古屋工廠
作為目標第二位的區域轟炸，B-29將依靠雷達瞄準日本主要港口和城市實施轟炸，港口目標主要包括大阪、名古屋、東京、川崎、橫濱、下關、吳市、廣島、神戶、長崎、佐世保和橫須賀，城市目標主要包括廣島、吳市、新潟、八幡、戶畑、若鬆、久留米、黑崎、小倉、福岡、長崎、大牟田、門司和延岡。
目標選定之後，就需要詳細了解目標區域的詳情，以便能實施針對性的攻擊。因此，第20轟炸機司令部早早就從中國的基地派出F-13偵察機執行航拍偵察任務。但是從成都基地起飛的B-29航程有限，不能覆蓋到所有目標。因此，在奪取了馬裏亞納群島之後，第21轟炸機司令部很快開始部署B-29偵察型，開始對選定目標實施偵察。
10月30日，兩架F-13偵察機經曆了33小時飛行後，從美國加利福尼亞飛抵關島。在經過短暫休整後，11月1日，其中一架綽號為“東京玫瑰”的F-13，在機長斯特克雷上尉的駕駛下前往日本，中午時分以9800米高度飛過東京。
地麵上，東京居民湧上街頭，驚恐萬分地端詳頭頂上接近十公裏高度這架傲然不群的巨型轟炸機。這是他們第一次看到B-29，也是第一次看到能夠飛這麼高的現代化飛機。流線光順的輪廓深深地印在日本人的腦海裏，這將在未來幾個月之後一再重現，成為他們一生中揮之不去的夢魘。
當天天氣晴好，斯特克雷上尉駕機沿著東京灣在橫濱至東京一線拍攝下超過7000張清晰的照片，這也是美國陸航第一次能夠仔細觀察到此前一直隱藏在迷霧之下的日本航空工業區。
如入無人之境的偵察機激怒了日本戰鬥機飛行員，在東京西北的成增機場駐紮有陸軍的第47飛行戰隊，這支成立於1942年的老牌“精英部隊”立刻在13：00出動所有堪用的戰機升空攔截。該部裝備的中島Ki-44“鍾馗”以速度快、爬升強著稱，幾年以來在東南亞戰區堪稱戰功累累。
這架“東京玫瑰”號F-13偵察機開創了曆史——有史以來，敵方巨型戰略轟炸機第一次飛臨東京上空，而且與兩年前的杜立特空襲不一樣的是，它完全如入無人之境。
不過，在8月20日這天，日本飛行員們發現自己的戰機不適合在B-29偵察機的高度飛行，由於翼載荷過高，在接近10公裏的高空中隻要稍稍進行轉彎機動，飛行高度就會驟降數百米之多。
有幾架Ki-44勉強爬升到9000至9500米左右的高度，卻隻能眼睜睜地看著眼前的這架巨型飛機毫不費力地越飛越遠。在F-13下方1000米，有幾架Ki-44猛烈拉起機頭進行急躍升，抓住對準目標稍縱即逝的幾秒鍾開火射擊。
不過，在高空中日本戰鬥機操縱極其困難、幾乎無法進行精確的瞄準，這些攻擊全然沒有命中。據統計，大約100架日軍戰鬥機在這架偵察機進出日本上空時實施了攔截，但完全無法阻止斯特克雷將寶貴的航拍照片帶回馬裏亞納群島。
奧宮正武在回憶這次裏程碑式的偵察行動時與美軍資料有些出入，他記錄的是兩架B-29偵察機：
11月1日下午1時30分，B-29第一次出現在東京上空。地麵觀察哨彙報說有兩架巨型飛機正在飛過，它們沒有投擲炸彈或者傳單什麼的，顯然是在進行偵察。這些巨型飛機的出現給負責本土防空的戰鬥機部隊人員很大震動，我們的戰鬥機完全無法達到它們的飛行高度。很難想象今後如果有大批這樣的轟炸機出現的話會帶來什麼樣的災難。
此後，更多的F-13陸續進駐馬裏亞納群島，對日本本土進行密集的偵察飛行。對於這些高高在上飛行的偵察機，日軍很是忌憚，但是無論是戰鬥機還是高射炮都對在9000米以上的F-13無能為力，隻能期待對方機械故障降低飛行高度，才有攻擊的機會。
從馬裏亞納群島起飛B-29對日本實施轟炸是美國陸航前所未有的戰鬥行動。從距離上而言，從馬裏亞納到日本是2400公裏，往返距離則是超過4800公裏、15個小時以上的航程，挑戰是空前的艱巨。
在此之前，第20轟炸機司令部雖然也從印度、成都實施過超遠程轟炸。但對於從印度或成都起飛的那些B-29，大部分時間還是在陸地上空飛行；而第21轟炸機司令部的那些機組成員隻能依賴他們的導航員和B-29的發動機了——何況後者往往是主要的麻煩製造者。如果遇上惡劣天氣或者別的什麼麻煩，等待B-29機組們的隻能是在茫茫大海上迫降，以及期盼可能的救援。
除此之外，天氣是第21轟炸機司令部在太平洋戰場上始終不變的敵人，太平洋戰區美國陸航指揮官米德勒·哈曼中將在評價天氣因素的影響時這樣說道：
在塞班和東京之間，天氣狀況通常都很糟糕，我從沒有經曆過如此多麻煩、如此多出乎意料和如此多突發因素的地區。在東京上空萬米，風速很快，超過世界上很多地區，甚至比珠穆朗瑪峰的風速還要高，可以達到200英裏（320公裏）/小時。而且氣流中溫度都很低下，通常是在攝氏零下40多度。