熊谷空襲
8月14日16時52分(米軍時間7時52分)、第314航空団の先導隊1番機がマリアナ諸島のテニアン島の基地より離陸を開始し、同17時15分(米軍時間8時15分)に第313航空団がグアム島の基地より離陸を開始した。18時16分(米軍時間9時16分)までに多くの機体が基地を離陸したが、このうち4機が離陸に失敗したため、最終的に89機の参加となった。このほか風力測定用のB-29と、大型救助機の合計2機も作戦に参加したが、風力測定機は主力部隊に現地の風速や風向きを報告するため先発した。
この時点でアメリカ側は、日本の国策通信社である同盟通信の報道により同国のポツダム宣言受託が間近に迫っていることを把握しており、21時(米軍時間12時)に開かれた太平洋戦略航空軍(英語版)司令官で陸軍大将のカール・スパーツとワシントンD.C.の陸軍高官との遠隔会議において作戦中止が検討されたが、期限を22時(米軍時間13時)までとするスパーツの主張を陸軍高官も支持し、期限までに日本側の正式通告がない場合は予定通り作戦を実行するように応じた。
第313、314航空団は硫黄島上空を経由して本州近海に迫り、銚子市にある日本軍の防備施設を避けるために鹿島灘方面から茨城県上空に侵入し、霞ヶ浦の北方のポイントを抜け利根川に架かる橋梁を目標にして西進し熊谷市上空へと飛来した。なお、各航空団に対する攻撃中止命令の暗号コードは「UTAH」だったが、軍司令部から中止命令は下されず作戦は予定通り実行された。
空襲により最も多くの犠牲者を出した星川では、熊谷仏教会と星川保勝会の共催により、1950年(昭和25年)から毎年8月16日の夜に、灯籠流しを行っている。1957年(昭和32年)には市内本石に有志によって平和地蔵が建立され、戦災30周年にあたる1975年(昭和50年)8月16日には、星川上に北村西望作の「戦災慰霊の女神」像が建立された。
歌人の鹿児島寿蔵は1945年(昭和20年)3月、戦火を逃れるため東京都滝野川区の田端から熊谷市に疎開したが、熊谷空襲の際には東京に滞在していたため難を逃れた。戦後、鹿児島は同市に留まり『求青』や『麦を吹く嵐』などの歌集を刊行するなど活動を続け1952年(昭和27年)に東京へと戻ったが、その間に熊谷の戦災を題材としたいくつかの詞を残している。
作家の壺井栄は妹夫婦が熊谷市に在住していた縁から同市を背景としたいくつかの作品を描いたが、1951年(昭和26年)に発表した『母のない子と子のない母と』では熊谷の戦災を逃れ父親の実家がある香川県の小豆島に移住した兄弟と、戦争で家族を亡くした島民たちの交流を描いた。
第313、314航空団は熊谷市上空に達すると編隊を組まずに個別による侵入を始め、8月15日0時23分(米軍時間15時23分)に第313航空団所属の1機が最初の爆弾を投下して爆撃を開始、これに続いて0時24分(米軍時間15時24分)に第314航空団の先導隊が、0時31分(米軍時間15時31分)に第314航空団の本隊が爆撃を開始した。本作戦に参加した89機の多くはレーダー照準による爆撃を行ったが、このうち20機(風力測定機を含む)はレーダー反応不良のために目視照準による爆撃を行った。なお、日本側では爆撃の開始時間について8月14日23時30分頃、23時頃とする資料がある。
照明弾に続いて無数の焼夷弾が投下されると市内東部の佐谷田、久下方面を皮切りに、本町、元町、宮町、荒川、筑波、銀座、下石、石原、東熊谷などといった市街地が爆撃により次々と火の海となった。この爆撃による火災は5時頃までに鎮火したが、市街地の74%に相当する35万8000坪、全戸数の40%に相当する3630戸が焼失。全人口の28%に相当する1万5390人が被災し266人が死亡、約3000人が負傷した。市街地の中心部を東西に流れる星川周辺では、人家が密集していたこともあり100人近い死者を出し、空襲後は死傷者であふれかえったと伝えられている。
市街地の中心部では熊谷市役所、熊谷市公会堂、熊谷地方裁判所、熊谷郵便局などの施設が焼失したが(詳細は#主な被災建造物を参照)、その一方で本町1丁目の北側や仲町の北側や筑波町の一部や熊谷駅前などの地域、熊谷駅や熊谷税務署や埼玉銀行熊谷支店などの施設、熊谷寺や高城神社や千形神社といった神社仏閣は焼失を免れた。
埼玉県内に初めて空襲が行われたのは1942年(昭和17年)4月18日のドーリットル空襲の際のことで、空母ホーネットから飛び立ったB-25爆撃機のうちの一機が同日12時30分頃、南埼玉郡潮止村(現・八潮市)に飛来し、日本煉瓦製造潮止工場付近に爆弾を投下したが被害はなかった。さらに同日12時40分頃、ドーリットル隊の3番機が川口市弥平にある日本デイゼル工業川口工場を爆撃し12人が死亡、88人が重軽傷を負った。この後、埼玉県内は終戦までに『埼玉県警察史』によれば20数回、『埼玉県史』によれば40数回の空襲を受けることになり、県南部の工業地帯の所在する川口市、浦和市(現・さいたま市浦和地区)、大宮市(現・さいたま市)といった都市や飛行場に隣接する地域が被害を受けたが、全県に及ぶ調査は十分ではなく、全てを網羅すれば従来の報告数を上回るものと推測されている。なお、専門家の栗田尚弥は、これらの多くはアメリカ軍により設定された第1攻撃目標としての攻撃ではなく、予定計画外に行われた臨機の目標に対する攻撃、または偶発的な攻撃だったと推測している。
その中で、大宮市にあった中島飛行機大宮製作所はアメリカ軍が設定した「エンパイア・プラン」と呼ばれる航空爆撃計画の一つとして第1攻撃目標に設定され、1945年(昭和20年)6月10日に第58航空団による精密爆撃が行われる予定だったが、当日の天候不順による視界不良やレーダー反応不良のため実施は見送られた。