孙百里返回重庆之后，尼米兹马上着手调整部署：首先，把中国台湾军团的两个步兵师投入日军防线的正面，把替换下来的两个陆战师加强到两翼；其次，集中两个陆战师的兵力，在冲绳岛北部的边户岬、宇嘉和边土名三个地点同时实施敌后登陆；最后，把轰炸重点改为联结前线日军与纵深阵地的坑道和交通壕。
完成调整后，特纳以四个师的兵力在宽约八公里的岛屿截面上展开攻击，准备采取两翼包抄战术，迂回夹击日军主要防线，以加快作战进程。海军陆战队由于进展缓慢，遭到了高级指挥官的指责，只好改变了按部就班、缓慢推进的战术，准备进行迅猛突击，好在中国军队面前挽回颜面，然而，战斗打响之后，台湾军团竟然一举从日军重点防御的中间位置一举向前推进了三千多米，优异的表现让海军陆战队惊叹不已，只好拼死向前。
原来，台湾军团的攻击部队在炮击开始之前就尽可能近地接近日军的防线，个别部队甚至距离日军一线战壕只有四五十米远，虽然被己方炮火误伤的几率大大增加，但是也缩短了日军的反应时间，结果，最后一轮炮击还没有结束，台湾军团的士兵们已经一跃而起，在硝烟的掩护下，一路狂奔冲上日军阵地，这时候，隐蔽在坑道内的日军抬着沉重的机枪，刚刚进入阵地，还没来得及在焦土上挖出掩体、压上子弹，就被铺天盖地的手榴弹炸的晕头转向。
打开了缺口之后，攻击部队以少量兵力向两翼突破，主力部队在轰炸机的掩护下向日军阵地纵深全速挺进，遇到坚固的火力点之后，就绕道前进。日军猝不及防，在美军面前铜墙铁壁般的坚固防线，一下子被打的千疮百孔，中国军队的近百个战斗小组渗透到阵地的纵深，切断了日军各据点之间的联系，使其在也无法组织起有效的反击。
与此同时，部署在两翼的海军陆战队在喷火坦克和重型坦克的掩护下奋勇突击，将台湾军团的两翼牢牢地保护起来。
牛岛中将面对危局，当即立断，马上率领全军连续后退十公里，然后就地构筑工事，负隅顽抗。冲绳岛上有一种非常特别的建筑——家墓，这种圆型的建筑物地上部分有一米半到两米高，地下部分的深度也在两米左右，整个墓的面积在十平米以上，全部用岛上特产的花岗岩建成，在岛上随处可见。日军把这些家墓里的棺材等物清理一空，稍加改装，就成为坚固的火力点，然后再把这些火力点用堑壕联结起来，又是一条完整的防线。
中美联军肃清了阵地上的残敌之后，迅速向北追击，在日落之前逼近了日军的新防线，随即发动新的攻势。然而，出乎盟军预料的是，这种以家墓支撑点的工事相当坚固，只有用150毫米口径以上的重炮直接命中才能摧毁，而日军依托坚固工事所进行的抵抗也异常激烈，几次进攻都以失败告终。特纳中将只好命令部队暂停攻击，等重型火炮运上来之后再展开攻势。
日军指挥官牛岛中将见对手步步进逼，为了夺取主动权，一反自开战以来所坚持的坚守防御方针，发动了孤注一掷的总反攻！
当天晚上，一个步兵大队的日军在夜色的掩护下，从防线的侧后登上数十艘小型运输艇，沿着蜿蜒曲折的海岸线悄悄向南驶去，准备在盟军战线后方海岸实施登陆，配合主力从正面发动的攻击；大约两个步兵联队的日军悄悄离开坚固隐蔽的防御工事，向盟军阵地潜行，准备进行大规模的夜袭。
由于没有海空军的掩护，日军登陆部队在航进途中被美军巡逻舰艇发现，随即用舰炮进行猛烈轰击，运输艇全部被击沉，一千多名日军也随之葬身鱼腹；正面主攻部队刚刚离开工事不到五分钟，就遭到中国军队优势炮火的集中轰击，损失过半，日军只得改奇袭为强攻，但是，由于兵力和火力悬殊过大，进攻很快以失败告终。
日军在这次反击中投入了大量的兵力，消耗了大量的武器弹药，非但没有取得任何战果，反而遭到中美联军的沉重打击，死伤超过五千人，使牛岛中将彻底丧失了胜利的信心。就在这个时候，美军在北部地区登陆的消息传了过来，日军顿时处于腹背受敌的境地，再加上岛屿的东西两侧都是美军舰艇的活动区域，处境尤为艰难，牛岛中将只好率领部队再次后退七八公里，退到事先精心准备的最后防线——两座海拔在两百多米的险峻山峰壁立在海滩的两侧，构成了天然的屏障；阵地的南北两面是连绵起伏十几公里的低矮山丘，地势崎岖险峻，日军充分利用地形，筑有巧妙隐蔽的炮位和坑道工事。牛岛中将把六万余人的兵力迭次配置在南北长约十二公里，东西宽度从八公里到十五公里不等的阵地上，准备以此为依托，战至最后一兵一卒。
接下来的时间里，无路可退的日军进行了疯狂的抵抗，盟军则在海空火力的全力支援下，以喷火坦克和重型坦克开路，一米一米地向前推进，战况陷入了焦灼状态。
冲绳守军的顽强抵抗，使日本统帅部赢得了部署日本主岛防御的时间，继续用近乎疯狂的速度扩军备战，准备迎击盟军的登陆。
日本统帅部判断，冲绳岛上的守军至少还能再坚持两到三个月的时间，这样一来，盟军登陆九州岛的最快也要在1945年春季，等到盟军在关东地区登陆的时候，肯定是在夏季以后，到了那个时候，德国陆军就可以粉碎苏军的最后抵抗，从俄罗斯草原向西伯利亚席卷而来，袭击中国的侧翼，其远程轰炸机群自然可以帮助陆军航空兵夺回制空权，从而反败为胜。
根据以上判断，日军在九州岛和关东这两个地区集结了重兵：东京所在的关东地区由田中静一大将指挥的第12方面军负责防御，下辖五个军，以及东京湾兵团、海军横须贺镇守府，共十八个步兵师团、两个坦克师团、七个独立混成步兵旅团、三个独立坦克旅团、一个高炮师团，此外还有东京防卫军的三个警备旅团、横须贺海军特别陆战队十八个大队，以及日本本土最精锐的部队、大本营总预备队第36军（下辖六个决战师团、两个坦克师团，总兵力约为150万。
九州岛地区，日军部署了横山勇中将指挥下的第16方面军，下辖三个军，14个步兵师团、六个独立混成旅团、三个坦克旅团、一个高射炮师团，以及海军的29个陆战大队，总兵力为45万。
日军统帅部制定的作战计划是准备以九州为中心，尽量迟滞盟军的进攻，并最大限度地给敌军以杀伤，最理想的结果是美军因顾忌伤亡而单独停止进攻，这样一来，中国军队即使不愿意停战，也会因为后勤补给问题而停滞不前，果真如此的话，帝国的根本之地关东地区就能够摆脱被敌军攻击的命运。
在日本，九州岛居民向来以强悍好斗闻名全国，历来精兵辈出，号称日本陆军战斗力第一的第六师团（该师团在南京战役中被十九路军全歼）、缅甸派遣军的主力第18、第37师团都是出自这里，此外，九州岛七个县共有居民一千多万，按照日本统帅部的计划，可以动员的后备兵员有四百余万，即使以尸山血海为代价，也能把盟军拼光。
为了确保战役的胜利，日本统帅部重新启用了有‘山地战专家’之称的横山勇中将，由他来全权负责九州岛的防御作战。
横山勇中将敏锐地意识到，面对盟军的绝对海空优势，滩头作战难以奏效，因此断然否决了参谋们提出的御敌于滩头的建议，决定凭借雾岛山山地的有利地形，依托坚固的工事，实施纵深防御，防御体系的核心阵地就是雾岛山为中心的南九州。
横山勇命令海军陆战队在适宜登陆的海滩、港湾构筑永备发射点和坚固支撑点，进行滩头防御；实力较弱的步兵师团部署在海滩纵深处，作为第二道防线；机动性强的三个坦克旅团分驻福冈、熊本和鹿儿岛三县，随时准备进行长途奔袭；最精锐的四个步兵师团和高射炮师团全部部署在雾岛山及其周边地区。
为了能够最大限度地杀伤盟军，横山勇摒弃了死拼战术，规定了近距射击、分兵机动防御、诱伏等战术，并且严禁发动自杀式冲锋，号召每一个士兵至少要杀死十个盟军士兵。
由于美军在冲绳岛上的进展极其缓慢，所以横山勇制订了一个雄心勃勃的防御计划，计划在五个月的时间内，在南九州地区建立以地下坑道阵地为主，混凝土工事与天然岩洞相结合的坚固防御体系。为此，第16方面军征集了将近三十万民夫，夜以继日地构筑工事，然而，由于盟军持续不断的猛烈空袭，日本国内资源枯竭，储备告罄，连基本生活保障都非常困难，根本没有足够的物资来支撑这个规模空前的防御体系，因此修修停停，进展极其缓慢。
