Successivamente, non appena gli statunitensi occuparono le isole Marianne, il Giappone intero entrò nel raggio d'azione dei B-29. I lavori sulle isole iniziarono immediatamente con lo scopo di costruire aeroporti in grado di ospitare i B-29. Le operazioni iniziarono prima ancora della fine dei combattimenti sulle isole. Vennero costruiti in tutto cinque grandi aeroporti, di cui due sull'isola pianeggiante di Tinian, uno a Saipan e due a Guam. Ognuno era grande abbastanza per ospitare un "bomb wing" (stormo da bombardamento) costituito da quattro "bomb group" (gruppi da bombardamento), con un totale di 180 B-29 per aeroporto. Questa basi, che potevano essere rifornite per nave a differenza di quelle in Cina, non erano vulnerabili ad attacchi da terra da parte dell'esercito giapponese e divennero il punto di lancio di grandi attacchi aerei contro il Giappone condotti nell'ultimo anno di guerra. Il primo B-29 arrivò a Saipan il 12 ottobre 1944, prima ancora della ultimazione della base aerea e la prima missione di combattimento lanciata dalle basi delle Marianne partì il 28 ottobre 1944, costituita da 14 B-29 che attaccarono la base di sommergibili giapponesi dell'atollo di Truk. La prima missione contro il Giappone partita dalle basi delle Marianne si ebbe il 24 novembre 1944, con 111 B-29 mandati ad attaccare Tokyo. Da quella data, le missioni si intensificarono e vennero condotte con regolarità fino alla fine della guerra. Gli attacchi devastarono quasi tutte le grandi città giapponesi, con l'eccezione di Kyoto e qualcun'altra e danneggiarono gravemente le industrie belliche giapponesi. Meno nota ma con una valenza strategica, l'Operazione Starvation (fame) consistente in un programma di sgancio di mine antinave dagli aerei, venne eseguita dai B-29 contro le principali rotte navali e i porti giapponesi, e compromise seriamente la capacità nipponica di proseguire le operazioni belliche.