日軍原計劃在美軍實施衝繩島登陸時發動代號為“天號作戰”的航空兵戰役，集中陸海軍飛機對美軍登陸艦艇進行攻擊。當3月26日美軍在慶良間列島登陸時，日軍就判斷美軍對衝繩的登陸已經開始，海軍聯合艦隊司令豐田副武大將立即下令實施“天號作戰”，但作為“天號作戰”主力的海軍駐九州地區第5航空艦隊的岸基航空兵，在3月18日、19日反擊美軍對九州地區的空襲中損失慘重，已無力組織大規模作戰。而海軍其他航空兵部隊大多還在訓練中，陸軍的航空兵則還沒來得及調到九州，因此，日軍隻出動了少量飛機進行攻擊，從3月26日至31日，包括偵察機在內，出動的飛機才100架次，其中自殺性飛機約20架次。盡管“天號作戰”草草收場，出擊的自殺性飛機數量雖少，還是給美軍造成了一定的損失。3月31日，美軍第5艦隊司令斯普魯恩斯的旗艦“印第安納波利斯”號重巡洋艦就被日軍的自殺性飛機撞中，艦體被撞出兩個大洞，緊急前往慶良間列島搶修，斯普魯恩斯隻得改旗“新墨西哥”號戰列艦。至4月5日，日軍共擊沉快速運輸艦1艘，擊傷包括戰列艦2艘、護航航母1艘、巡洋艦3艘在內的39艘各型艦艇。
4月5日，豐田副武覺得麵對美軍數千艘艦船，少量飛機的出擊根本無濟於事，為配合島上的抗登陸作戰，決定從次日開始對美軍在衝繩海域的艦艇實施大規模空中攻擊，飛機總數達4000架，作戰代號為“菊水”，菊水就是水中的菊花，這是14世紀著名武士楠木正成的紋章圖案。楠木在眾寡懸殊的戰鬥中立下“七生報國”的誓言，意為即使死去七次也要轉生盡忠，他就因在戰鬥中與敵同歸於盡的壯舉而為後世所推崇。從這一代號的命名就可看出，日軍的這次攻擊顯然是以自殺性的特攻作戰為主。日軍將執行這種自殺性攻擊稱之為“神風特攻隊”。所謂特攻，是指出擊的飛機隻攜帶單程燃料，而將空餘的載重量全部攜帶炸彈，然後對美軍軍艦的要害部位，如煙囪、機艙、彈藥艙等進行撞擊，以達到“一機換一艦”的目的。這種極其野蠻的自殺式攻擊，在衝繩島戰役中達到了登峰造極的地步！
4月6日、7日，日軍以九州的第5航空艦隊和第6航空軍為主要兵力，台灣和先島群島的第1航空艦隊和第8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，其中自殺性飛機355架。擊沉美軍驅逐艦3艘、坦克登陸艦一艘和萬噸級軍火船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%。
4月12、13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架，其中自殺性飛機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。
4月中旬開始，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。
4月16日，日軍發動“菊水三號”作戰，出動海軍飛機391架，陸軍飛機107架，共498架，其中自殺性飛機196架，擊沉運輸艦和軍火船各1艘，擊傷航母、驅逐艦、醫院船各1艘，運輸艦2艘，日機損失182架。在此次戰鬥中，美軍的“拉菲”號驅逐艦浴血苦戰，贏得了“不沉之艦”的榮譽，成為美國海軍勇敢和堅強的象征。在350名艦員中，死亡32人，傷71人，幾乎占1/3。次日被拖船拖到慶良間列島錨地進行緊急搶修。4月22日就能依靠修複的自身動力駛到關島，最後於5月22日駛抵本土西雅圖，在托德船廠進行大修，直到戰爭結束後的9月6日才修複。