2月19日，经过深思熟虑后，李梅又向第20航空军的指挥部发出了“将试验性燃烧弹空袭，提到优先位置”的命令 。经过多方资料对比后，他认为日本的城市不同于德国的砖石建筑，而是多木制建筑，被炮弹轰炸后，其城市损伤程度远不如德国；木制建筑易起火，如果用燃烧弹进攻，可以更快地扩大战果 。
2月23日，根据日本资料实况，美军开始了首次大规模的燃烧弹攻势力 。在李梅的指挥下，当天晚上，174架满载的B-29轰炸机，在东京抛下大量凝固汽油弹，将东京约2.56平方千米大的地区给烧了个干净 。这次实验性轰炸的成功，坚定了李梅施大规模夜间火攻的决心，为他开启“烧烤大师”之路打下了基础 。
实验性轰炸后，李梅对局势进行了重新评估，结合首次火攻击计划制定了新的战术 。首先，在李梅的要求下，空军拆除了轰炸机上所有炮弹和弹药，只留下尾机枪手应对敌国飞机，然后将腾出来的地方装载成燃烧弹 。其次是，在今后的行动尽量低空夜间行动，因为这样既降低了进攻的损伤，又提高了打击的精准度 。最后李梅还要求，空袭时解散编队，进行单独轰炸，防止燃烧弹对本国机群的伤害 。
3月9日晚，美国乘着夜色派出了出334架B-29轰炸机，直扑东京 。10日凌晨15分，美军两架导航机率先到达东京，他们先是按照计划，在预定目标区——下町地区投下照明弹，为后面的轰炸机指引方向，接着投下了燃烧弹，为B-29指定轰炸目标 。随后，得到信号的B-29迅速摆好进攻的架势，采取轮番地毯式轰炸和低空贴面的手段，在东京投下了2000余吨燃烧弹 。
这些燃烧弹中不仅包含固体汽油弹，还包含了易燃的白磷弹，这些装备，可以说刚好是日本建筑的克星 。或许是战场上坏事干多了，美军进行燃料弹轰炸的时候，东京刮起了大火，在风力的加持下，一阵阵火浪极为迅速地扩散开来 。
当天晚上的大火，夸张来说完全是照亮了半边天 。面对如此大火，不到万人的消防队伍迅速崩溃失去作用，身处其中的居民为活命，只能疯狂地找水塘 。刚开始的时候还好，等火势彻底蔓延起来后，水塘成为了大火中夺人性命的锅炉，据说，由于温度过高，部分钢铁制品都出现了融化的现象 。
抛去道德来讲，这场轰炸可以说是李梅指挥轰炸行动中最亮眼的成果，它将东京市中心约41平方公里的建筑夷为平地，将计划中的22个工业目标全部被摧毁，据记载，这次行动后导致100万东京居民无家可归，83793人被烧死，10万人被烧伤或呛伤 。
由于美军事先攻击了该地的军队，且日军缺少夜间对空能力，在轰炸后开始后，日本几乎处于被动挨打的局面，在美军低空执行任务时，日军那一通乱打的“王八拳”，也只给美军带去了9架被击落、5架迫降、42架轻微受损的伤害 。火攻东京不到30小时，尝到甜头的李梅派出317架轰炸机，又夜袭了名古屋，不久之后，大阪也沦陷在火海之中 。但很显然，美军的轰炸目标亦或是报复目标，主要还是东京 。
5月9日夜间，300多架B-29轰炸机，每架带着6吨重的“礼物”再次看望东京 。这次行动同上次一样，只是这次被烧毁的面积更大，约有56平方公里的建筑被点燃，这次轰炸后的大火足足燃烧了四天！5月25日，或许是美国认为大仇已报，该为“珍珠港”事件作一个了结了 。当天，在李梅的指挥下，美军又出动了500架B-29进行了最后一次的“扫尾轰炸”，即向北部、西部居民区投下4000吨燃烧弹，将完好的建筑彻底毁去 。第三次轰炸结束后，东京彻底沦为“死城” 。

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