1945年2月21日，岛上的激战仍在继续，进展十分有限。海滩勤务大队经过不懈的努力，解决了滩头的混乱局面，天气却愈加恶劣，海上风大浪高，严重影响了补给品的卸载。由于岛上的部队伤亡较大，作为预备队的陆战3师21团奉命登陆投入战斗。
日军32架飞机从千叶县香取基地起飞对美军展开敢死攻击。击伤美军航母萨拉托加号，击沉护航航母俾斯麦海号。美军当日死亡644人，伤4,108人，失踪560人。1945年2月22日，因大雨美军登陆部队被迫停止进攻，抓紧进行战地休整。
由于三天来，美军在硫磺岛上阵亡、失踪人数已达1204人，负伤4108人，战斗减员严重，第3海军陆战师接替第4海军陆战师继续进攻元山。
美军用*****逐次消灭坑道中的日军，无法烧到的情况用黄磷弹或者灌入汽油点燃熏烤。美国国内的新闻界甚至强烈要求“让陆战队喘口气--给日本人放毒气。”
诚然，对付隐藏在坑道或岩洞中的日军，毒气既实用，又比*****更为“仁慈”，尽管美、日两国都没有签署严禁使用毒气的《日内瓦公约》，但罗斯福总统和尼米兹都不愿违反公约，战后尼米兹承认，没有使用毒气完全是出于道义的考虑，结果使大量优秀的陆战队员付出了生命代价。
1945年2月23日，美军陆战4师以2号机场为目标发起总攻，但在日军永备发射点、坑道、地堡和岩洞工事组成的防线前，推进极为缓慢，简直像蜗牛爬行。全天，只有右翼前进了约300米，左翼和中间几乎毫无进展。
这天唯一的战果是在折钵山，美军因其不断喷发烟雾，称之为"热岩"，日军几乎将整座山掏空，修筑有数以千计形如蜂窝一样密集的火力点，尤其是山顶的观察哨，居高临下俯瞰整个东海岸，能准确指引、校正纵深炮火的射击，对于美军威胁极大。
10:20分，经过4天的血战，陆战5师28团由哈罗得.希勒中尉率领的44人组成的小分队，终于攻上了折钵山山顶，升起了一面美国国旗。尽管折钵山里，仍有近千日军凭借着坑道和岩洞工事在拼死抵抗。
乔·罗森塔尔知道此消息便大喊着冲上了折钵山，可是国旗已经升上去了，此时岛上战事正酣这面星条旗大大的鼓舞了美军的士气。为了让更多的人看到山顶的旗帜，他们决定换一面更大的国旗。于是，指挥员命令779号坦克登陆舰紧急将一面更大的国旗送上岸。
四小时后，12:15分希勒的6名士兵又插起了一面更大的星条旗，美联社记者乔·罗森塔尔(Joe Rosenthal)将插旗时的情景拍摄下来，这张照片随即广为流传，成了著名的《美军士兵在硫磺岛竖起国旗》，后来这幅照片成为许多雕塑和绘画作品的原型。
在华盛顿市外的阿灵顿县依照这张照片做的雕塑成为纪念美国海军陆战队的纪念碑，成为胜利的象征。后来太平洋战区总部还专门查询插旗的陆战队员姓名和家庭地址，进行表彰。
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