隨著日本在太平洋戰場的節節失利，日軍再也顧不得什麼奧運冠軍了。西竹一於1944年7月被調往太平洋戰場，在硫磺島參加“大東亞聖戰”。在部隊開往硫磺島的途中，運輸西竹一所部戰車的運輸船受到美軍潛艇的襲擊，大部分戰車都與運輸船一起沉到了“大海龍宮”，使西竹一到達硫磺島後成了一無所有的戰車聯隊長官。為了補充損失的戰車，西竹一於同年8月返回東京，辦理補充接收新戰車事宜。在逗留的短暫日子裏，西竹一抽空看望了自己的愛馬“天王星”。當聽到“天王星”喜悅的叫聲時，西竹一激動得流下了熱淚。他預感再次前往硫磺島是凶多吉少，便剪下了“天王星”的部分鬃毛，仔細包好放在自己的軍服口袋裏，隨身攜帶留作紀念。後來在硫磺島上，西竹一也是整日穿著馬靴，馬鞭不離其手。
“玉碎”硫磺島
硫磺島是日軍抗擊中太平洋美軍的前沿防線，戰略位置十分重要。為抵禦美軍的進攻，日軍將該島守備部隊擴編為1個步兵師團又1個旅團和1個聯隊，兵力2.3萬人，另有海軍陸戰隊7000餘人，飛機30架，由陸軍中將栗林忠道統一指揮。1945年2月中旬，硫磺島之戰拉開帷幕，美軍集中了2000多架飛機、800餘艘艦艇和3個兩棲陸戰師共22萬人，對日軍盤踞的硫磺島發起了猛烈進攻。
西竹一指揮的戰車第26聯隊負責抗擊美軍的登島進攻。戰前，西竹一通過對硫磺島地形條件的仔細考察，否定了守島司令官栗林中將製定的戰車傳統使用戰法，而是把補充的22輛坦克當作固定發射點使用，並做了精心偽裝，結果使進攻美軍一登陸就遭到“固定炮台”的猛烈轟擊，人員傷亡達2400多人。美軍隨即增調火力對西竹一的“固定炮台”進行強力反擊，經過一天多的激戰，才將西竹一的戰車第26聯隊徹底“注銷了戶口”。戰至3月25日夜，美軍以死傷2.1萬多人的代價完全占領了硫磺島，日軍守島官兵3萬多人，除司令官栗林中將率少數殘部突圍外，其餘全部“玉碎”。
由於西竹一在奧運會上給美國人留下了良好印象，在硫磺島爭奪戰中，西竹一還曾經下令把為數不多的藥品用於救治美軍傷兵俘虜，而不是像其他日軍指揮官那樣用砍頭、剜心、竹簽活活捅死等殘忍手段將俘虜殺害，被美軍認為是日軍中具有現代人道主義思想的“另類”。當美軍將西竹一殘部包圍後，特地架起大喇叭進行勸降，但在瘋狂的軍國主義和武士道氛圍中的西竹一根本無法左右自己，隻得抱定“玉碎”的決心，和全體官兵最後戰死在硫磺島上。據有關資料推測，西竹一具體的戰死日期有三種可能：一是在3月17日和副官一起用手槍自殺；二是在3月21日拂曉率部突圍中被美軍機槍射死；三是在3月22日與殘部發起“玉碎衝鋒”時戰死，時年42歲。按照日軍規定，西竹一死後自動晉升一級，最終軍銜為陸軍大佐。
據戰後日本相關報道，西竹一死時，身上還保留著從“天王星”身上剪下來的鬃毛，而“天王星”在西竹一死後不到一周，也莫名其妙不吃不喝倒地而死，仿佛追隨主人去了。2006年底，由美國著名導演克林特·伊斯特伍德根據粟林中將的家書集，拍攝了電影《硫磺島來信》，對硫磺島之戰和西竹一的戰死情節做了藝術的再現。