李梅将轰炸东京的行动定再三月九日的傍晚----几乎是B-29堪萨斯之战过去整整一年之后，（堪萨斯“战役”是为了使 B-29 在最短的期限之内投入战斗并布署海外）。发动攻击的前一天，诺斯塔德将军到达第二十一轰炸司令部，讨论未来的作战行动。听了新计划的汇报之后，他给华盛顿发了一份电报，让他们等着看“出色的表演”。
李梅在马里亚纳群岛共拥有三百八十五架B-29执行这次任务。领队机----包含鲍尔将军驾驶的那架----装载着M-47燃烧弹于下午暮色苍茫时分起飞，随后起飞的飞机总共携带了两千吨M-69集束燃烧弹。 此次的空袭前后持续了进两个半小时。
鲍尔将军投完弹以后，爬升到正在发动攻击的超级堡垒的正上方，驾驶着飞机在东京市上空盘旋，与机组人员一道仔细观察，收集供日后分析评估的数据资料。鲍尔透过无线电密码将大火焚烧的状况报告给李梅知道，李梅对此留下的印象极为深刻，难以忘怀。
但是，东京地面的情况真的是遭透了，简直是但丁《神曲》中所描写的炼狱。几个小时之后，东京电台玻放了一则报导，播音员首先谴责了美国人对人民的“大屠杀”，接着描述了这场大灾难：“那个火光灿烂的夜晚将远远留在那些目击者的记忆中。当第一批燃烧弹落地之后，烟雾突起，并被下面的火光映成一片粉红。超级堡垒穿过浓烟，超低空飞行在逐渐蔓延的火场中心上空逐一通过。几乎是在市中心的正上方，一架 B-29 轰炸机轰然爆炸，犹如一道曳光弹划过在我们的眼前。大火夹着烟雾冲天而起，火红的天空映衬着黑暗中的议会大厦的塔楼。整个城市亮如旭日，上空弥漫着浓烟、黑色灰烬和大风吹起的火焰。那天晚上，我们感到整个东京都将化为灰烬。
事实证明，三月十日的东京大轰炸在战争史上市任何交战国所遭受的最大灾难之一。才一夜的功夫，B-29就几乎摧毁了东京中心十六平方哩的面积，将近百分之二十五的建筑----二十六万七千一百七十一幢建筑物----被炸成废墟。据目击者说，在大火蔓延过来之前，炽热的高温已经使整个防火线熊熊燃烧。混凝土建筑物中的易燃材料被烧得一乾二净，不流丝毫痕迹。人员伤亡惨重，那一夜死亡的人数比广岛或长崎在原子弹爆炸中死亡的人数还多。
据日本首都警视厅统计的数字，共计有八万三千七百八十三人死亡，四万零九百一十八人受伤或呛伤，另外还有一百多万人无家可归。日本政府花了二十五天的时间才将烧焦的尸体清除完毕，此次的袭击损失了十四架B-29，至少有一架是被日本高射炮击中而坠毁爆炸，五架轰炸机的机组人员坠入大海，旋即被美军海空搜索救难部队救起。