将硫磺岛建成坚固的要塞，以折钵山为核心阵地，以两个机场为主要防御地带，在适宜登陆的东西海滩则是以永备发射点和坚固支撑点为骨干的防御阵地，日军的防御工事多以地下坑道阵地为主，混凝土工事与天然岩洞有机结合，并有交通壕相互连接。
炮兵阵地也大都建成半地下式，尽管牺牲了射界，却大大提高了在猛烈轰击下生存的能力。
火炮和通讯网络都受到良好保护，折钵山几乎被掏空，筑有的坑道工事达九层之多！针对美军的作战特点，栗林在海滩前沿地带埋设了大量地雷，机枪、迫击炮、反坦克炮构成绵密火力网，所有武器的配置与射击目标都进行过精确计算，既能隐蔽自己，又能最大限度杀伤美军。
不足的是，原计划元山地区将修筑的坑道工事有28公里长，由于时间不够，当美军发动进攻时只完成了70%，约18公里，而且折钵山与元山之间也没有坑道连接。
栗林一改日军在战争初期的死拼战术，借鉴塞班岛日军反登陆战3天内损失3万人的战例后主张对美军抢滩采取不抵抗战术。
直到美军先头部队进入陆地500米再发起反击，利用隐蔽工事近距离地大量杀伤美军有生力量。规定了近距射击、分兵机动防御、诱伏等战术，还严禁自杀冲锋，号召每一个士兵至少要杀死十个美军。栗林的这些苦心经营，确实给美军造成了巨大的困难，使硫磺岛之战成为太平洋上最残酷、艰巨的两栖登陆战役。
硫磺岛上的美军每前进一步，都要付出巨大的代价，战斗已经成为不折不扣的消耗，有时一整天只前进4米，惨重的伤亡甚至使军官们都没有勇气再将士兵投入战斗。
日军在元山的正面由千田少将率领混成第2旅团防守，在对岛上第二制高点382高地的争夺中，陆战4师屡屡陷入日军的交叉火网，伤亡极其惨重，382高地因此被称为“绞肉机
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