3月23日，布兰迪海军少将指挥由18艘护航航母、15艘驱逐舰、19艘护卫舰、70艘扫雷舰以及一些炮艇、猎潜艇等小型舰艇组成的第52特混编队，其任务是对登陆作战实施支援，也被称为两栖支援编队，开始对大岛接近航道进行扫雷，护航航母则出动舰载机对大岛、冲永良部岛日军进行轰炸，以掩护扫雷行动。
3月25日，支援编队中的2艘巡洋舰和3艘驱逐舰对冲永良部岛实施预先火力准备，同时掩护水下爆破大队侦察各岛屿登陆地点的海滩情况，结果发现久场岛和屋嘉比岛两岛屿预定登陆点的水下密布暗礁，登陆艇无法直接驶上海滩，只能使用履带登陆车，这样一来，现有履带登陆车的数量就不能满足在六个岛屿同时登陆的需要，因此美军临时改变计划，先只在其他四个岛屿登陆。
3月26日凌晨，戴约少将指挥的第51特混编队第一大队的11艘战列舰、11艘巡洋舰、24艘驱逐舰和8艘护卫舰对大岛实施炮火准备，吸引日军的注意力，掩护在冲永良部岛的登陆。
四时三十分，支援编队开始对冲永良部岛实施登陆前的炮火准备，七时许，第七十七师由430余艘登陆舰艇运送，兵分四路，在海空火力支援下，同时在坐间味岛、阿嘉岛、庆留岛和外地岛登陆，日军抵抗非常微弱，至黄昏时分，美军已占领上述四岛，并开始在庆良间海峡布设
浮标等锚地设施。入夜后，日军以自杀飞机和自杀艇对登陆美军进行了特攻袭击，虽给美军造成了一些损失，但对整个战斗已没有多大影响。3月27日，美军扩张战果，向其余岛屿发展进攻，很快就占领了整个冲永良部岛。3月31日，美军七十七师又占领了冲永良部岛与大岛之间的庆伊濑岛（距大岛约6海里），由两个155毫米炮兵营组成的野战炮兵集群迅速上岛建立阵地，以便支援从次日开始的在大岛的登陆。美军攻占冲永良部岛后，下一个目标毫无疑问就是大岛了，而对大岛的炮火准备从3月26日就已经开始了。
3月26日四时，德约少将的第51特混编队第一大队开始炮击大岛，天亮后，美军第58特混编队的航母舰载机和第52特混编队第一大队的护航航母舰载机以及从马里亚纳、菲律宾甚至中国大陆基地起飞的陆军航空兵也对大岛进行了持续而猛烈的轰炸，参加轰炸的飞机数量多，任务也各不相同，有的对日军机场进行压制性轰炸；有的轰炸日军防御工事；有的为舰炮火力进行校正；有的担负空中警戒；有的进行反潜巡逻……为了有效地进行组织协调，美军专门成立了由帕克海军上校为队长的空中支援控制分队，对所有参战飞机进行统一指挥和协调。
3月29日，因为美军扫雷舰已经将接近大岛航道中的水雷清扫干净，所以战列舰、巡洋舰能够驶到距大岛很近的距离，进行精确射击。至3月30日，美军的火力准备已经进行了足足五天，而日军的反应令人诧异至极——没有任何还击！要知道在大岛上有着十万日军，却跟什么都不存在一样，让美军感到非常奇怪。
4月1日，天气晴朗，美军的登陆终于开始了，来自于旧金山、西雅图、夏威夷、新喀里多尼亚岛、圣埃斯皮里图岛、瓜达尔卡纳尔岛、塞班岛和莱特岛等地的美军登陆编队于拂晓时分到达大岛海域，并开始换乘。四时许，特纳发出：“开始登陆！”的命令，美军炮火支援编队的军舰随即开始射击，掩护登陆部队抢滩上陆。陆战二师首先在大岛东南海岸登陆，实施佯动，以吸引日军的注意，分散日军的兵力，为真正的登陆创造有利条件。八时，美军登陆的主攻部队从登陆舰上沿舷侧的绳网下到登陆艇上，登陆艇排成五个攻击波，以整齐的队形向岸上冲去，陆战一师、陆战六师和陆军第七师、第九十六师，在大岛西海岸从北到南正面约9公里地段登陆。八时二十八分，美军飞机结束了最后一次扫射，舰炮也停止了射击，第一波登陆艇此时距海滩仅70米，海空协同完美无缺。八时三十二分，第一波登陆部队冲上岸。九时，太阳升起来了，阳光驱散了淡淡的晨雾，可以看到海面上履带登陆车和登陆艇排着整齐的队形，一波又一波，川流不息，秩序井然，整个登陆过程，顺利地异乎寻常，日军根本没有任何抵抗，使美军颇有些莫名其妙，不知所以。似乎一夜之间日本人已经放弃了抵抗，但是事实却并非如此。
