1945年3月16日，美軍登陸硫磺島第26天，日本人在亂石叢中進行的抵抗結束了。但是，北方地區的殺戮仍在繼續，第5海軍陸戰師登上了一片直徑800米的口袋形陣地，美國人稱之為死亡谷。
粟林忠道帶著他最後的作戰指揮部隱藏在其中一個山洞裡。在最後幾天裡，美軍通過廣播向藏在洞裡的日本將士歌頌粟林中道如何英勇，想以此勸服粟林中道投降，但粟林中道不為所動。
日軍大勢已去，一些被打散了的殘兵敗將為了殺死更多的美軍士兵，可以說無所不用其極。
很多日軍士兵會帶著炸彈，然後把戰死的同伴的內臟掏出來，放在自己身上，躺下裝死。等美軍的坦克一過來，他們就會突然跳起來去炸坦克，和對方同歸於盡。
1945年3月14號，美軍正式佔領硫磺島。同一天，日軍第145聯隊的池田練隊長奉慄林忠道的命令燒毀了日本軍旗，美國舉行國旗升旗典禮。
美國的國旗終於飄揚在硫磺島上空。和折缽山的那次插旗行動不同，這一次的升旗不再是為了鼓舞士氣，而是代表著真正的勝利。
此時，殘餘日軍仍舊死守在黑暗悶熱的山洞裡。日軍的軍官嚇唬部下說，一旦當了美國人的俘虜，就只有一個後果，就是被槍斃，所以，還是繼續死扛吧。
對於不響應投降勸告的日本士兵，特納漸漸失去了耐心，他命令美軍士兵對每個山洞進行煙霧彈煙燻，如果山洞裡的日軍還是不出來，美軍士兵就會向探明的山洞投入炸藥，用推土機推平封住洞口，企圖活埋洞內的日軍，但一些日軍逃入山洞深處，仍可以逃生。
特納開始用最後一招，把海水灌入山洞，然後注入大量汽油，這樣一來，汽油就會漂浮在水面上。灌滿後向洞內投擲一顆手榴彈，剎那間山洞內一片火海，大部分殘留日軍被消滅。
1945年3月26日凌晨，慄林忠道親自率領約350名日軍，對駐紮在機場附近的美軍發起了最後的偷襲。許多美軍在睡夢中被殺，特納大為惱火。
天亮後，特納親自組織美軍清繳這股殘餘日軍，經過三個小時激戰，這股日軍被全部殲滅，慄林忠道開槍自殺。
在這最後的戰鬥中，曾經在折缽山上豎起了星條旗的六個人之一，一等兵蘇斯利死在了日軍狙擊手的槍口之下。這一天，美軍的傷亡人數是180人，日軍戰死196人，硫磺島之戰終於結束了。
36天的苦戰，這是整個太平洋戰爭中最慘烈的一次島嶼登陸戰，美軍傷亡士兵總數是28686人，而日軍傷亡人數是20993人，美軍多傷亡7000多人。
硫磺島戰役是美軍在太平洋島嶼爭奪戰中唯一的一次，傷亡人數超過日軍的戰役。
登陸硫磺島的海軍陸戰隊員中，每三人就有一人陣亡或者負傷，不過，美軍的巨大代價很快就得到了回報。
美軍登陸後，工兵部隊上島搶修擴建機場，不僅進駐了戰鬥機部隊，還成為了美軍B-29轟炸機的應急備降機場。至戰爭結束，累計共有2.4萬架次受傷或燃料耗盡的B-29在此緊急降落，從而挽救了這些飛機上27000名空勤人員寶貴的生命。
日本軍國主義的如意算盤並沒有得逞，他們最後的瘋狂沒能夠阻擋盟軍的步伐，反而讓美國決定使用一種前所未有的新式武器。
為了迫使日本儘快投降，美國於1945年8月6日向日本廣島投下一顆代號為「小男孩」的原子彈，8月9日又向日本長崎投下另一枚代號「胖子」的原子彈。
1945年8月15日，日本宣布無條件投降，第二次世界大戰至此結束。