Serangan udara di Jepang
Operasi Matterhorn > Serangan dari Tiongkok

Komando Pengebom XX mulai menerbangkan misi menghadapi Jepang pada pertengahan Juni 1944. Serangan pertama terjadi pada malam 15/16 Juni ketika 75 unit pengebom B-29 dikirim untuk menyerang pabrik besi dan baja kekaisaran di Yawata bagian utara Kyūshū. Serangan ini menymbangkan sedikit kerusakan dengan mengorbankan tujuh unit pesawat pengebom B-29, tetapi serangan ini mendapat perhatian besar dari warga AS karena diliput dengan antusias oleh media. Bagi warga sipil Jepang serangan ini menjadi sebuah ancaman besar karena perang kini telah berlangsung di tanah air mereka sendiri. Militer Jepang mulai memperluas kekuatan tempur mereka di pulau-pulau utama setelah serangan terhadap Yawata, pada bulan Oktober sekitar 375 unit pesawat ditugaskan mengisi divisi pertahanan udara. Hingga akhir maret 1945 kekuatan divisi tersebut masih belum berubah. Dari tempatnya di Pentagon, Jenderal Henry H. Arnold membebastugaskan komandan Komando Pengebom XX Brigadir Jenderal Kenneth Wolfe tak lama setelah serangan di Yawata, karena Wolfe tidak mampu membuat serangan lebih lanjut terhadap Jepang karena kekurangan stok bahan bakar di pangkalan Tiongkok. Pengganti Wolfe adalah Mayor Jenderal Curtis LeMay, seorang veteran serangan bom Angkatan Udara AS melawan Jerman.
Serangan lanjutan pengebom B-29 yang diluncurkan dari Tiongkok umumnya gagal mencapai tujuan serangan. Serangan kedua yang terjadi pada tanggal 7 Juli ketika 17 unit B-29 menyerang Sasebo, Omura dan Tobata, tetapi hanya memberikan kerusakan kecil. Lalu dan pada malam 10/11 Agustus 24 unit Superfortress menyerang Nagasaki. Kegagalan serangan lain terhadap Yawata terjadi pada tanggal 20 Agustus di mana kekuatan 61 unit B-29 dicegat oleh lebih dari 100 pesawat tempur Jepang. Dua belas dari enam puluh satu Superfortresses yang mencapai wilayah sasaran berhasil ditembak jatuh target ditembak jatuh, termasuk satu yang hancur dalam serangan bunuh diri pilot Jepang. Guna mengobarkan semangat juang rakyat dan tentaranya militer Jepang mempropagandakan bahwa mereka telah menembak jatuh 100 pesawat pengebom selama rangkaian serangan ini dan salah satu pengebom B-29 yang jatuh dipamerkan di Tokyo.
Kinerja Komando Pengebom XX baru membaik setelah LeMay menerapkan program pelatihan dan peningkatan organisasi unit pemeliharaan B-29 selama bulan Agustus dan September. Pada tanggal 25 Oktober LeMay memerintahkan sebuah serangan terhadap kota Ōmura yang berhasil menghancurkan pabrik pesawat kecil milik Jepang di kota itu. Namun serangan berikutnya pada tanggal 11 November kembali berakhir dengan kegagalan. Kota ini diserang lagi oleh 17 unit pengebom pada tanggal 19 Desember dan empat hari kemudian pada tanggal 21 November melibatkan 61 unit B-29. Markas Komando Pengebom XX membuat sembilan kali serangan terhadap Jepang, terakhir kali diluncurkan pada tanggal 6 Januari 1945 ketika 28 unit B-29 membom Ōmura. Selama periode yang sama komando juga melakukan sejumlah serangan terhadap sasaran-sasaran musuh di Manchuria, Tiongkok dan Formosa dari pangkalan di China. Sementara target menyerang Asia Tenggara dilancarkan dari India. Misi terbang terakhir komando ini digelar dari India ketika dilancarkannya serangan di Singapura pada tanggal 29 Maret. Selanjutnya semua unit komando dipindahkan ke Kepulauan Mariana.
Secara keseluruhan, Operasi Matterhorn dinyatakan tidak berhasil. Sebanyak sembilan serangan dilakukan terhadap Jepang melalui pangkalan di Tiongkok hanya berhasil menghancurkan pabrik pesawat Omura. Sementara Komando Pengebom XX kehilangan 125 unit B-29 dalam semua operasi mereka dari pangkalan di India dan China. Dari keseluruhan pesawat B-29 yang hilang tersebut hanya 22 atau 29 unit saja yang dihancurkan oleh pasukan Jepang, sebagian besar di antara kerugian tersebut terjadi akibat mengalami kecelakaan terbang. Serangan demi serangan tersebut memiliki dampak terbatas pada moral warga sipil di Jepang tetapi hal itu memaksa militer Jepang untuk memperkuat pertahanan udara pulau-pulau penting dengan mengorbankan pertahanan mereka di wilayah lain yang sedang mereka duduki. Hasil ini tidak sebanding dengan alokasi sumber daya yang besar dari sekutu terhadap operasi. Selain itu, adanya pengalihan beberapa pesawat logistik yang diterbangkan antara India dan Tiongkok untuk mendukung upaya Komando Pengebom XX kemungkinan telah mencegah Angkatan Udara AS dari melakukan operasi yang lebih berhasil terhadap posisi Jepang. Sejarah resmi USAAF menilai bahwa kesulitan mengangkut logistik yang memadai ke India dan Tiongkok menjadi faktor utama di balik kegagalan Operasi Matterhorn, meskipun masalah teknis dengan B-29s dan pengalaman dari awak mereka juga mejadi penghalang tingkat keberhasilan kampanye. Kondisi cuaca yang secara umum sangat di atas wilayah Jepang juga membatasi efektivitas pesawat pengebom Superfortres, kesulitan akibat cuaca yang dialami kru pesawat yang berhasil mencapai sasaran mereka sering kali tidak mampu menjatuhkan bom secara tepat karena angin kencang atau terhalang awan.