李梅逐渐减少在中国基地起飞的任务，更多地转向使用新加坡、婆罗沙洲、马来亚和苏门答腊等地的可以从印度直飞的基地，减轻补给压力。1944 后期，使用中国基地对日轰炸所需人力物力代价已显得很昂贵。12 月，参谋长联席会议决定逐步中止马特豪峰行动，第 58 联队将转移到马里亚纳群岛新夺取的基地中去。
1945 年 1 月 15 日，第58联队从中国起飞，执行了最后一次任务，目标位于台湾。2 月，第 58 联队撤回到印度的基地准备飞往马里亚纳。
马特豪恩峰行动期间，B-29 共进行了 3,058 架次的出击，执行了 49 次不同的任务，却只投下了 10,000 吨炸弹。尽管为马特豪恩峰行动耗费了大量的人力物力，对日本只造成了一些无关紧要的损失。
在战后的回顾中，马特豪恩峰行动被认为是失败的。行动的补给问题始终没有得到有效解决，由于成都基地太靠近中国西部，在到达日本之前需要飞越漫长的日占区域，并且只有日本最南部的九州岛在 B-29 的作战半径内，无法进行纵深轰炸。但马特豪恩峰行动积累了有价值的经验，为日后马里亚纳更好地使用 B-29 打下了良好的基础。
提尼安岛地图
马里亚纳群岛由塞班、提尼安、罗塔和关岛组成，是B-29轰炸日本的理想基地。群岛距东京的2414公里，B-29的作战半径足可应付，最重要的是可以直接从美国海运补给。
1943 年，马里亚纳还处于日本的控制之下。1943 年 5 月华盛顿英美议上恩斯特.金海军上将首先提出了征服马里亚纳的计划，但当时美国海军和海军陆战队与日军在所罗门群岛和新几内亚做殊死争夺，无力实施计划。1943 年 9 月马里亚纳作为 B-29 基地的战略价值得到认知，1943 年 10 月 4 日，阿诺德将军向联合作战计划参谋部提出要尽可能快地夺取马里亚纳。在此后的两年中，在太平洋战场爆发了惨烈的战斗，目标只有一个：为 B-29 夺取更靠近日本的基地。
1944 年 6 月 11 日，美国海军开始了为期 4 天的对塞班岛持续炮击轰炸。15 日海军陆战队登陆塞班，在接下来的几个星期的艰苦作战后，超过 3,000 名美军和 24,000 名日军战死，7 月 9 日美军宣布占领塞班。7 月 20 日和 7 月 23 日海军陆战队又登陆关岛和提尼安，8 月 9 日美军夺取了整个马里亚纳群岛，为 B-29 取得了至关重要地基地。
夺取塞班岛后，立即对日本阿斯里托（Aslito）机场进行了扩建，此时岛上战斗还在进行。为了纪念 VT-16 TBF 中队指挥官罗伯特.H.埃斯里（Isely），机场建成后命名为埃斯里机场。
1944 年 3 月 1 日第 21 轰炸机司令部在烟山机场成立，负责指挥击马里亚纳基地的所有 B-29 作战。8 月，海伍德.S. 汉舍尔少将出任第 21 轰炸机司令部指挥官。第 73 轰炸机联队（第 497、498、499 和第 500 大队）将进驻塞班埃斯里机场，此时埃米特.奥道尼尔准将接替查普曼上校担任联队指挥官。
1944 年 10 月 12 日首架 B-29 由汉舍尔少将亲自驾驶飞抵塞班。到 11 月 22 日，埃斯里机场已经有超过 100 架 B-29。第 21 轰炸机司令部的使命是通过一系列的白天高空精密轰炸破坏日本的航空工业，但是第 73 联队的机组缺乏执行此类任务的实战经验。1944 年 10 月下旬到 11 月初，为积累实战经验，B-29 进行了一系列的战术空袭。10 月 27 日，18 架 B-29 轰炸了特鲁克岛的日军设施，此次行动中有四架超级空中堡垒由于常见的发动机故障而退出，打乱了战斗编队。在 10 月 30 日和 11 月 2 日 B-29 又两次轰炸了特鲁克岛。
在查明新的威胁后，部署在硫磺岛的日机在 11 月 2 日对埃里斯机场进行了低空突袭，摧毁了地面的几架 B-29。11 月 5 日及 11 日美军报复性轰炸了硫磺岛，但战果不大。和马特豪峰行动中表现的一样，B-29 不适于执行战术任务。
阿诺德催促汉舍尔尽快实施对日轰炸。1944 年 11 月 24 日开始了马里亚纳的首次对日空袭，目标是东京的中岛武藏航空发动机厂。这将是杜利特奇袭两年后的首次对东京的空袭。一共起飞 111 架 B-29，埃米特.奥道尼尔准将驾驶“无畏的多迪”号担任领机。起飞后有十七架由于讨厌的发动机故障而退出，机群分布在 8,229-9,753 米的高度飞抵目标，但是在此高度却遭遇到从西面吹来的高速乱流，打乱了编队队形，再加上下方的中岛工厂被碎云覆盖，只有 24 架 B-29 命中目标区，但没有造成什么破坏。有一架 B-29 与日本战斗机相撞坠毁，这似乎不是一个好的开端。
“无畏的多迪”号机组合影
武藏发动机厂在接下来的几个星期内又遭到了十次的轰炸。结果仍然令人失望，命中厂区的炸弹只炸毁了百分之十的面积。在这总共十一次的轰炸中有 40 架轰炸机损失，许多事故仍是发动机故障引起的。
12 月，第 73 联队对三菱名古屋发动机厂进行了一系列轰炸。虽然最终有 17% 的工厂设施被炸毁，但由于日本防空力量的加强，每进行一次轰炸都要损失 4 到 5 架 B-29。
马里亚纳行动似乎变成了马特豪峰行动的翻版，B-29 的损失太大。阿诺德将军将李梅从印度调来接替汉舍尔指挥第 21 司令部，李梅于 1945 年 1 月 20 日抵达马里亚纳“救火”。
在离任之前，汉舍尔将军为改善 B-29 的耐久能力已经作了很多的工作。发动机故障在 1945 年 1 月中旬之前一直是让人头痛的问题，平均每次任务都会有 23% 的飞机产生故障。汉舍尔命令为 B-29 进行减重，减轻发动机负荷。为此 B-29 拆掉了一个油箱，并拿掉一些 12.7 毫米机枪的弹药，每架飞机可减重超过 2,722 千克。并且规定所有的维护工作都要在联队总部监管下集中进行，严格把关。自此之后 B-29 的耐久性有明显改善，发动机寿命从 200 小时延长到 750 小时，到 1945 年 7 月，每次任务的发动机故障率下降到了 7%。
1945 年 1 月，第 313 轰炸机联队（第 6、9、504 和第 505 大队）进驻提尼安新建的北部机场，指挥官约翰.H.大卫将军。他们随即参加了 2 月 4 日对神户白天高空轰炸。