硫磺島戰役開始前幾個月，駐紮塞班島的美軍第7航空隊等部門就開始為聯合情報中心執行照相偵察任務，但遺憾的是，第7航空隊的照片後來被評估為對分析整個硫磺島的日軍部署情況沒有任何價值。
臨近開戰，美軍第28偵察中隊的偵察機以很低的高度冒險對硫磺島實施了偵察，這次偵察拍攝的照片幾乎覆蓋了美國海軍陸戰隊後來進行激烈戰鬥的所有區域。然而可悲的是，情報中心卻缺乏經驗豐富的情報分析員對這些來自第28偵察中隊的重要照片進行分析評估。因為按照美國海軍的輪換政策，1945年1月，剛剛在關島成立的高級情報中心抽走了聯合情報中心所有有經驗的照片分析人員，這為美軍後來付出慘痛的代價埋下了伏筆。
盡管缺少有經驗的情報分析員，太平洋地區聯合情報中心仍然於1945年1月10日推出硫磺島戰役情報報告。根據這份報告，硫磺島上共有13500名日軍。雖然航空偵察表明，從1944年秋季到這年初冬，日軍在這一地區大量集結，可是聯合情報中心的情報分析員仍然指出，“沒有跡象表明日軍守島部隊已經得到了加強”。事實上，日軍自1944年馬裏亞納群島失守後，便開始大力加強硫磺島的防禦力量，截止1945年2月，日軍在硫磺島的陸軍約1.5萬人，海軍約7000餘人，共約2.3萬人，飛機30多架，以及大量的火炮等武器裝備。
通過審閱航空照片，聯合情報中心分析人員僅僅發現了硫磺島上日軍的105個主要武器配置點和119個重武器配置點。分析人員估計，在1945年1月，日軍在硫磺島上的武器裝備主要包括以下部分：超過39門口徑為75毫米或更大的火炮，24門口徑為70毫米的榴彈炮，18門口徑為81毫米到240毫米不等的迫擊炮，10門口徑為80毫米的岸防炮，超過54門高射炮以及其他33門各型防空武器，42至54門口徑為37毫米至47毫米的反坦克炮，6個火箭發射陣地和40輛坦克。
到了2月，海軍陸戰隊的情報使上述估計的數字增加了很多，但是與實際情況仍有相當大的差距。然而美軍仍然認為日軍防禦能力的加強並沒有表明其已經超出了聯合情報中心對硫磺島日軍防禦能力的最初估計，因此，尼米茲上將和他的下屬都沒有意向改變美軍的攻擊計劃。事實上，日軍此時在硫磺島上已經擁有了361門口徑為75毫米或更大的火炮，65門口徑為81毫米到240毫米不等的迫擊炮，33門口徑為80毫米的岸防炮，200多支口徑為20毫米至25毫米的高射機槍，67門口徑為37毫米至47毫米的反坦克炮，70具火箭筒和22輛坦克。此外，日軍還擁有94門口徑為75毫米或更大的高射炮。
在硫磺島戰役後期，美國海軍陸戰隊還遇到了大量意料之外的防禦工事，而聯合情報中心在戰前提供的情報中幾乎沒有提到這一點。在硫磺島上，日軍建造了大量使用機槍、火炮的預備發射點和碉堡。但是聯合情報中心在戰前的情報報告中曾斷言，分析人員在硫磺島上隻發現了39個碉堡，13個火炮隱蔽點和4個地下工事，以及170個步兵掩體，報告忽視了大量碉堡的存在。而海軍陸戰隊在其2月份的情報報告中則指出，硫磺島上一共有35個火炮隱蔽點，4個地下工事，332個碉堡。
戰鬥結束後，聯合情報中心和海軍情報機構開始分析硫磺島上的鋼筋混凝土工事，發現地圖上到處都是沒有被標出來的要塞，分析人員被迫花了很長時間去統計這些工事的數量。聯合情報中心在1945年6月10日提交的戰後情報報告中專門拿出了一個章節來分析日軍的火炮發射點和碉堡，以說明其龐大的數量和這些工事是如何被日軍使用的。
除了對日軍兵力的誤判，美軍情報人員對硫磺島複雜的地形也隻字未提。高地、窪地和經過人工改造的天然的坑道洞穴成了日軍天然的屏障，極大地遲滯了美軍的行動。在戰後報告中，聯合情報中心這樣描述美軍一方的進攻：“在進攻這些地點的時候，我們看不見日軍，他們大多隱蔽在洞穴或者岩右的縫隙中，人員分布疏散，但是相互間間隔不大，在全島形成連鎖防禦。”