东京大轰炸是第二次世界大战期间美国陆军航空队对日本首都东京的一系列大规模战略轰炸，主要指1945年3月10日、5月25日两次轰炸。东京大轰炸史称“李梅火攻”。
据有关史料记载，早在1941年的珍珠港事件后，美国曾派出16架B-25轰炸机袭击日本的东京、横滨、名古屋和神户的油库、工厂和军事设施。但这次攻击主要上是象征性的任务。而且在将近两年多的时间里美军都没有条件组织对日本本土的战略轰炸。
当美国成功发展B-29超级空中堡垒式轰炸机后，美军才有能力对日本作出有实质作用的战略轰炸。B-29轰炸机的时速达563千米/小时，飞行高度超过1万米，续航里程为6430千米。打击距离达到2400千米，并能携带9000公斤的炸弹。当时轴心国的战斗机很少能达到此高度，即使达到也追不上它们的速度。
1944年6月15日，美军开始首轮使用B-29轰炸机对日本进行袭击。当时，47架B-29轰炸机从中国成都起飞，轰炸位于日本九州岛的八幡钢铁厂。但这次攻击并没有造成太大的破坏。当时美军并未攻占马里亚纳群岛、硫磺岛等军事基地，如果由中国出发则会有补给问题，而且距离也太远，由中国起飞的B-29轰炸机必须减少载弹量以运载燃料，因此B-29在中国的日子里，只能对日本发动了有限的攻击。
1945年1月，柯蒂斯·李梅少将被任命为第21轰炸机部队司令，2月19日，第20航空军的指挥部发出了将“试验性”燃烧弹空袭提到了优先位置的新命令。美军在1945年2月23日至24日首次对东京采取大规模燃烧弹的攻势，当晚174架B-29轰炸机在东京抛下大量凝固汽油弹，把东京约2.56平方千米的地方焚毁。这更坚定了李梅实施大规模夜间火攻的决心。
李梅重新评估局势，想出了一个重大的战术变化。他决定在下次的任务中，拆除轰炸机上所有的枪炮炮塔以及弹药，以减轻 B-29 的重量，以携带更多的燃烧弹，引发大火来震撼日本国民，破坏散布在居民区的生产零部件和预制件的小作坊，达到彻底瘫痪日本军事工业的目的。为避免不必要的伤亡，空袭时各轰炸机单独轰炸而不进行编队。
由前面的轰炸领导机首先投弹, 引入目标区。该计划使已经习惯了安全的高空投弹方式的战斗机组人员疑虑重重。李梅发现日军夜战装备不足，而且李梅决定延后将计划呈送华盛顿的时间，由自己承担这次作战任务的全部责任。
1945年3月10日，美军派出334架B-29轰炸机从马利亚纳群岛出发，再次使用凝固汽油弹对东京进行持续2小时的轰炸，每架飞机携带6至8吨燃烧弹，燃烧面积可达6500平方米。当时，两架导航机首先到达东京上空，在预定目标区下町地区投下照明弹，接着投下燃烧弹，为后续飞机指示目标。随后大批轰炸机接着以单机间隔依次进入投掷燃烧弹，火势迅速蔓延开来。当晚东京出现火灾旋风，334架B-29共投下了超过2千吨燃烧弹，产生的高温足以市区包括人体在内所有可燃物烧着，近41平方千米的地方被焚毁，主要是皇居以东的地区，东京约有四分之一被夷为平地，其中18%是工业区，63%是商业区，其余是住宅区。
计划中的22个工业目标全部摧毁，26万7千多幢建筑付之一炬，上百万人无家可归，8万多人被烧死，10万被烧伤。空袭中有9架B-29被击落，5架负重伤并在海面迫降，42架受伤轰炸机和其余轰炸机安全返回了基地。
东京大轰炸可能是人类历史上最具破坏性的非核武空袭，这比二次大战中任何一次军事行动都造成了更多的伤亡，投下逾2千吨燃烧弹。东京约1/4被夷为平地，近10万人死亡，26.7万幢建筑付之一炬。破坏力可以和后来的原子弹爆炸相比。大火之后日本政府花了二十五天的时间才将烧焦的尸体清除完毕。火攻东京后不到30小时，317架B-29轰炸机又夜袭名古屋，使该市的飞机制造中心化成一团火焰。13日，日本第二大城市大阪也遭到了300架B-29轰炸机的轰炸，使用了1700吨燃烧弹， 20多平方公里的市区在3小时内焚毁。16日，美军又轰炸神户，使其造船中心被摧毁。美军于四、五、六月又大举空袭日本各大中小城市。
1945年4月13日，皇宫与宫殿一部分被焚烧，明治神宫焚毁。1945年7月4日时美军宣布当时日本已遭受10万吨炸弹的轰炸。美军轰炸过程中许多东京市民逃离出城。李梅派美机投下警告传单，通知下一步轰炸的目标，使他们更加恐惧。仅东京就有上百万人逃亡农村，工厂工人的出勤率不到从前的一半。轰炸东京及其它城市使日本战时经济陷入瘫痪。
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