李梅認真研究了以前的轟炸情況和相關情報資料，作出幾個決定：針對日本夜間防空能力弱，決定只進行夜間轟炸；B-29拆除大部分自衛武器，多裝炸彈；不使用高空密集隊形，在1500米至1800米的高度自由轟炸；只使用凝固汽油燃燒彈。

　　“李梅火攻”戰果輝煌

　　3月9日，334架B-29轟炸機攜帶凝固汽油彈飛向東京。3月10日0時15分，2架美軍引導機飛抵東京上空，在預定目標區——下町地區投下M-47燃燒彈，在地面形成十字形火焰坐標，后續轟炸機以此為參照，依次向目標區投彈。334架B-29投下超過2000噸M-69燃燒彈。當夜，東京刮起大風，風助火勢，火災迅速蔓延，各處火災很快連成一片火海。后續飛向目標的轟炸機在70千米外就能看見沖天的火光，濃煙甚至熏黑了機身和玻璃。

　　原計劃摧毀東京26平方千米的面積，實際摧毀近41平方千米。計劃摧毀的22個工業目標全部完成，2.7萬幢建筑被破壞，83793人被燒死，40918人受傷。美軍只損失14架B-29。戰果上報陸航司令部，司令部很快發回賀電。李梅深受鼓舞，決定下一個目標是：名古屋。

　　3月12日，285架B-29如法炮制，投下1700噸燃燒彈。名古屋損失較小，但也有超過5平方千米的面積被夷平。任務中美軍損失了1架轟炸機，受傷24架。

　　3月13日，300架B-29又在大阪投放了1700噸燃燒彈。由于云層濃厚，引導機無法制造出地面坐標，274架B-29只能胡亂投彈。如果使用的是高爆彈，效果肯定不行。但是這次轟炸后的偵察照片證實，大阪市中心有約21平方千米的面積被摧毀。據日方統計，大火燒毀了13474幢建筑，另有1300多幢建筑受損，13135人傷亡，大阪市四分之一的人（約50萬人）找不到家。空襲中B-29損失了2架，受傷13架。

　　3月17日，美軍轟炸神戶。307架B-29投下2300噸燃燒彈，大火燒毀了約7.8平方千米的區域。日本統計顯示，有66000多幢建筑被燒毀，三分之一的居民（約25萬人）找不到家，傷亡人數超過1.5萬人。

　　3月19日，名古屋再遭轟炸。290架B-29轟炸機投下1800噸混搭的高爆彈和燃燒彈。市區有近200余處起火，摧毀近8平方千米。

　　“李梅火攻”成效顯著，美國高層不僅發來了賀電，還發表公開講話，對李梅贊賞有加，并且命令：“繼續干！”李梅的回電是：“沒法干了！燃燒彈全扔光了！”接下來，美軍空襲只能使用高爆彈了。

　　4月13日，由于摸黑夜襲，導航員算錯了地圖距離，導致日本皇城一部分被炸，明治神宮被摧毀。到了5月，東京一半面積被摧毀。

　　截至1945年7月4日，美軍向日本投放10萬噸炸彈。炸得全日本人心惶惶，只有廣島、長崎等少數城市挨炸較少，居民情緒還算穩定。

　　1945年8月6日8時15分，1架B-29轟炸機在廣島投下1枚1.5萬噸當量的鈾彈，瞬間導致7萬人死亡。8月9日11時02分，1架B-29轟炸機在長崎投下1枚2.2萬噸當量的钚彈，近15萬人死亡。

　　日本頒發“大綬章”

　　因為成功轟炸日本主要城市的功績卓著，美國人送給李梅一個諢名：“全炸光”，日本人則給李梅一個敬稱：“鬼畜李梅”。日本投降后，美軍進駐日本，日本政府不僅提供“慰安”服務，天皇還每天去向麥克阿瑟請安。日本人的熱情招呼讓美國人都不好意思了。李梅負責幫助日本重建了航空自衛隊和防空系統。航空自衛隊幕僚長源田實感激李梅的貢獻。經他提議，日本政府于1964年12月4日授予李梅最高級別的“勛一等旭日大綬章”。