美军在控制菲律宾后，于1945年1月3日开始，对硫磺岛实施轰炸。1945年2月16日开始硫磺岛战役动舰艇200多艘次，飞机400多架次，对硫磺岛日军3个机场和滩头阵地进行炮击和轰炸。19日，美海军陆战第4师和第5师在600多架次飞机和舰炮火力掩护下，以250多艘登陆艇和500多辆水陆坦克、装甲车组成5个登陆波，在硫磺岛东南部登陆。经过两周激战，残余的3000多日军退进山洞死守。
此战役日军被击毙2.2万人，被俘1000人；美军为攻占该岛阵亡7000人，负伤1.9万人。期间，美军的6名士兵把国旗插在硫磺岛最上端，刚赶到硫磺岛视察的美国海军部长福雷斯特尔看到后激动地说：折钵山上升起的国旗意味着海军陆战队此后五百年的荣誉！这景象被塑成雕像，放在陆军战队广场，作为纪念。
硫磺岛也是日本唯一能进行陆、海、空三个自卫队联合作战演习的地点。此外由于海风的吹拂和侵袭，岛上的基地施设常需要进行修复，有专门从事建筑的业者居住于此。另外，日本国土地理院气象厅的职员也会定期来此进行火山观测。
2013年4月14日，日本首相安倍晋三访问硫磺岛，参加战死军人悼念仪式，视察战死军人遗骨收敛工作。 安倍在执政伙伴公明党党首山口那津男、总务大臣新藤义孝等人陪同下访问硫磺岛，在战殁者追悼仪式上献花并致辞，称日本寻求和平，希望避免战争悲剧重演。随后，安倍视察由政府特别工作组负责的日本军人遗骨收敛作业，希望加快作业进度。