美軍推進至日軍主要防線約4500米前，雙方陷入僵持，巴克納乘機調整部署，將北部的陸戰一師和陸戰六師調到南線，而將南線的第二十七師調到北半島，接替兩個陸戰師的防務；攻占伊江島的第七十七師接替九十六師，投入南線；九十六師則休整十天，再替換第七師休整。美軍完成調整後，以四個師展開攻擊，採取兩翼包抄戰術，迂迴夾擊日軍主要防線，以加快作戰進程。
4月24日，美軍終於取得了進展，克服了日軍的頑強抵抗，突破了牧港防線。
5月4日，牛島見美軍步步進逼，為爭取主動，一反其一直以來所堅持的堅守防禦方針，發動了孤注一擲的總反攻，以部分兵力由駁船運送在美軍戰線後方海岸實施登陸，配合主力從正面發動的攻擊，但由於得不到海空軍的有力支援，登陸部隊在航進途中被美軍發現，隨即遭到驅逐艦和地面炮火的轟擊，還未上岸就被消滅了，正面主攻部隊一離開堅固隱蔽的防禦工事，立即遭到美軍優勢炮火的集中轟擊，不到二十四小時反攻就被粉碎了。牛島這次反擊得不償失，損失了大量人員，消耗了大量的彈藥，尤其是消耗的彈藥難以補充，使日軍的彈藥儲備接近枯竭，牛島不得不下令節省彈藥，每門炮平均每天只有十發炮彈，嚴重影響了日後的作戰。如果牛島不實施這次反擊，那麼反擊中損失的人員、彈藥可以在堅守防禦中堅持更多時間，給予美軍更大的殺傷。
5月8日，納粹德國宣布戰敗投降，沖繩海面的每一艘美軍軍艦向日軍陣地發射三發炮彈，以示祝賀。
美軍投入了新型的噴火坦克和重型坦克，冒著日軍的槍林彈雨，碾壓日軍的戰壕，沖入日軍的陣地，噴火坦克將凝固汽油射入日軍隱藏的山洞和坑道，日軍終於支撐不住，其防線逐漸被突破，但牛島隨即在夜色和煙霧掩護下，悄然組織部隊有序地撤往下一個防線，因此戰鬥發展成這樣一種模式：日軍先是憑險死守，接著美軍在猛烈火力支援下取得突破，日軍後撤到下一道防線再死守，如此周而復始，日軍防區逐漸縮小。
由於美軍占領了沖繩島上的嘉手納和讀谷兩處機場後，迅速進駐了大量戰鬥機部隊，並以該兩處機場為基地頻繁出擊，對日軍的神風特攻作戰威脅很大，日軍曾多次試圖組織反擊奪回機場，但或是因為情況變化中途取消，或是因為實力不濟反擊未果，最終日軍決定實施空降突擊，機降一支敢死空降分隊，破壞機場設施，摧毀機場上停放的飛機，然後利用空降突擊的戰果，發動一次航空兵的大規模攻擊。這次作戰由聯合艦隊司令豐田指揮，從陸軍傘兵第一旅抽調了120名精銳官兵組成空降分隊，由奧山少佐任分隊長，代號為&ldo;義烈空降隊&rdo;，由12架九七式轟炸機運送，作戰代號&ldo;義號作戰&rdo;。
5月19日，奧山和各小隊隊長以及飛行隊長討論了作戰方案，決定奧山指揮三個小隊搭乘八架飛機攻擊讀谷機場，渡邊大尉則率領兩個小隊搭乘四架飛機攻擊嘉手納機場，定於5月23日發起攻擊。由於天氣原因，推遲到5月24日。當天十八時四十分，運載&ldo;義烈空降隊&rdo;的十二架飛機陸續起飛，途中有四架飛機因故障返航或迫降，另有四架飛機在接近沖繩島時被美軍擊落，機上所載人員全部喪生，只有四架於二十二時抵達目的地，日機以機腹著陸方式在機場上降落，突擊隊員不等飛機完全停穩，就從機艙中跳下，向機場上停放的飛機投擲手榴彈和燃燒彈，頓時兩處機場都燃起沖天大火，美軍守備部隊這才反應過來，急忙開火還擊，經過短暫交戰，在兩處機場上降落的突擊隊員連同機組人員共56人，全被消滅，美軍亡2人，傷18人，有七架飛機被擊毀，二十六架飛機被擊傷，還有七萬餘加侖的航空汽油被燒毀，損失巨大。嘉手納機場的大火到26日二十時才被撲滅