阿诺德从未指望利用在中国的基地给日本以沉重的打击。1944年10月，第21轰炸机司令部（1944年8月启动的第20航空队的第二个下属单位）在距东京1500英里的刚占领的马里亚纳群岛上建立起来。马里亚纳群岛基地的使用不仅使日本大部分地区处于B-29的攻击范围之内，而且还可以同时保障和维护数百架B-29。
可以看到，从成都起飞的B-29极限航程只能到九州部分地区，而从关岛起飞，东京也在其航程范围之内
阿诺德任命汉塞尔为第21轰炸机司令部司令。11月24日，汉塞尔对日本本土进行了第一次轰炸。这次被称为“圣安东尼奥一号”的任务派出了111架B-29，由埃米特•奥唐纳将军（Brig. Gen. Emmett O’Donnell）率领，攻击了东京郊区的一个飞机发动机工厂。在恶劣天气下，只有24架B-29轰炸了预定目标，有64枚炸弹落在码头和市区。大约125架日本战斗机起飞拦截，成功击落了一架B-29。
1944年10月至1945年1月，B-29袭击了日本的飞机发动机、零件和装配厂。然而，恶劣的天气和频繁的机械故障继续困扰着他们。阿诺德受到华盛顿方面的巨大压力，决心要迅速用B-29取得的辉煌战果，在他看来，自己是在和时间赛跑，于是再次向李梅施压。1945年1月，李梅接替了他在英国时的老上司汉塞尔。参谋长联席会议同意阿诺德在华盛顿直接指挥部队，罗斯福和马歇尔期望能够取得重大进展。阿诺德知道，如果B-29战机无法完成从空中打败日本这项决定性的任务，盟军将不得不在日本本土登陆。
李梅转变战术
阿诺德对李梅很有信心，但李梅意识到自己进退两难。“感觉失败就在我脖子上挂着。”他回忆说。“我们的轰炸机飞得太高，会上面遇到那些大的湍流，而且天气几乎总是不好。” 李梅估计他每个月只有五六天适合轰炸。诺斯塔德将军取代了汉塞尔成为第20航空队参谋长，他告诉李梅，阿诺德希望用燃烧弹轰炸，而且要尽可能快。李梅在回忆录中写道，“阿诺德一直致力于B-29项目，四处奔波事必躬亲，以获得生产这些飞机和使它们能够投入战斗的物质资源和足够的资金……但是他发现目前B-29轰炸机的表现不太好……所以阿诺德将军决心一定要用B-29轰炸机取得巨大的战果。”
李梅在与他的联队指挥官讨论后，决定取消高空昼间轰炸任务，改为阿诺德和诺斯塔德倡导的夜间低空燃烧弹攻击。李梅的第21轰炸机司令部将尽最大努力为盟军进攻冲绳做好准备。1945年3月9日至10日晚，莱梅派出334架B-29轰炸机袭击东京。他们投下了2000吨炸弹，这也许是史上最具破坏性的一次轰炸，整座城市化为焦土。这次轰炸了造成8万多人死亡，至少100万人无家可归。
一段时间以来，空袭任务策划者们一直强调日本城市容易着火。此外，他们认为城市地区是重要的军事目标，因为军工厂都在城区里面，这些工业是战时经济的主要组成部分，于是便开始了长达5个月的战略轰炸，摧毁了日本的城市地区。1945年7月，阿诺德将军将第20航空队司令部从华盛顿转移到关岛。卡尔•安德鲁•斯帕茨将军在太平洋地区指挥着美国陆军战略航空兵，包括第20航空队。然而B-29的战略控制权仍在阿诺德和参谋长联席会议手中。1945年8月，广岛和长崎的原子弹爆炸，结束了太平洋战争。
上层很难对第20航空队的重要性做很高的评价。1945年6月，马歇尔曾提醒杜鲁门总统：“光靠空中力量还不足以把日本人打败，战略轰炸也没有使德国投降。”六月份，杜鲁门拟定了两个阶段的登陆日本计划：1945年11月入侵九州（奥林匹克行动）和1946年3月入侵本州（刺刀行动）。然而，杜鲁门对登陆日本所需要付出的巨大人员伤亡代价感到担忧。他想要避免“在冲绳损失惨重的情况再次发生”，于是，他下令使用原子弹。
后记
战后，阿诺德强调：“日本投降是因为空袭，无论是实际的还是潜在的，都能击垮他们的战争能力和抵抗意志。”他接着说，“对日战略轰炸的首要目的是在没有登陆的情况下就打败他们”。阿诺德不相信是原子弹导致了日本的失败，那只是日本决定投降的一个因素。阿诺德认为原子弹让天皇“可以体面地投降”。他的观点不无道理，可供讨论。
在太平洋地区运用B-29轰炸机进行战略轰炸的行动，完成了罗斯福总统对马歇尔和参谋长联席会议的指示，即以最少的美国人伤亡尽快结束战争，而其中的关键就是把第20航空队的控制权交给阿诺德将军。美国陆军二战的官方记录表明，太平洋地区的指挥安排有助于美国领导人“对航空兵在与海陆军等其他单位作战时的职能和地位有一个明确的定义”。第20航空队在第二次世界大战中的经验对证明航空兵可以独立运用，具有里程碑意义。它为战后成立美国空军奠定了基础。
