东京大轰炸（主要指1945年3月10日、5月25日这两次轰炸）是第二次世界大战期间美国陆军航空队对日本首都东京的一系列大规模战略轰炸。

早在1942年的珍珠港事件后，美国的吉米·杜立特(JimmyDoolittle)中校曾派出16架B-25战略轰炸机袭击日本的东京、横滨、名古屋和神户的油库、工厂和军事设施。但这次攻击主要上是象征性的任务。

然而，当美国成功发展B-29轰炸机后，美军便有能力对日本作出有实质作用的战略轰炸。B-29轰炸机的时速达563千米/小时，飞行高度超过1万米，续航里程为6430千米。打击距离达到2,400千米，并能携带9,000公斤的炸弹。当时轴心国的战斗机都不能达到此高度，即使达到也追不上它们的速度。

美军的首轮使用B-29的袭击是在1944年6月15日，47架B-29从成都起飞，轰炸位于日本九州的八幡钢铁厂。但这次攻击并没有造成太大的破坏，68架飞机中，只有47架命中目标，有4架未能起飞，有4架坠毁，有6架因机件问题要在途中弃置所带的炸弹，有一架被击落，其余的大多只轰炸了次要的目标。

首次来自南方的袭击是1944年的11月24日，美军派出88架轰炸机空袭东京，意欲进行一次白天的精准轰炸。飞机在10,000米高空投弹，结果只有约30架飞机找到了轰炸目标，约10%命中预定目标，只有一个飞机制造厂受了轻伤。

当时美军并未攻占马里亚纳群岛、硫磺岛等军事基地，如果由中国出发则会有补给问题，而且距离也太远，由中国起飞的B-29必须减少载弹量以运载燃料，故此B-29在中国的日子里，只对日本发动了有限的攻击。直到尼米玆海军上将的跳岛战术攻占了一些接近日本的岛屿后，美国第20空军被编配到第21轰炸师，并开始筹备对日本本州的大规模轰炸。

美军在欧洲曾使用日间精确轰炸战术，但因日本的天气并不适合此战术，最终美军决定在夜间进行地毯式燃烧弹轰炸，派出轰炸机在1,500-2000米的高度轰炸日本的大城市。美军的战略轰炸造成的伤亡比后来的原子弹攻击还要多。

美军在1945年2月23日至24日首次对东京采取大规模燃烧弹攻势，当晚174架B-29轰炸机在东京抛下大量凝固汽油弹（Napalm），把东京约2.56平方千米的地方焚毁。

随后在3月9日至10日，美军再派出334架B-29轰炸机从马里亚纳群岛出发，再次使用凝固汽油弹对东京进行持续2小时的地颤式轰炸，每架飞机携带六至八吨燃烧弹，燃烧面积可达6500平方米。为避免不必要的伤亡，空袭时隔轰炸机单独轰炸而不进行编队。当晚东京出现火灾旋风（Firestorm），334架B-29共投下了超过2千吨燃烧弹，产生的高温足以使区内所有可燃物（包括人体）烧著，造成近10万人死亡，近41平方千米的地方被焚毁，主要是皇居以东的地区，东京约有四分之一被夷为平地，其中18%是工业区，63%是商业区，其余是住宅区。计划中的22个工业目标全部摧毁，26万7千多幢建筑付之一炬，上百万人无家可归，83793人被烧死，10万被烧成重伤。空袭中有9架B-29被击落，5架负重伤并在海面迫降，42架其余受伤飞机返回了基地。大火之后的清理工作进行了25天。

3月9日的轰炸可能是人类历史上最具破坏性的非核武空袭，这比二次大战中任何一次军事行动都造成了更多的伤亡，破坏力可以和后来的原爆相比。

火攻东京后不到30小时，317架B-29轰炸机又夜袭名古屋，使该市的飞机制造中心化成一团火焰。13日，日本第二大城市大阪也遭到了300架B-29的轰炸，使用了1700吨燃烧弹，约20.7平方千米的市区在3小时内焚毁。16日，美军又轰炸神户，使其造船中心被摧毁。美军于四、五、六月又大举空袭日本各大中小城市。4月13日，皇宫与宫殿一部分被焚烧，明治神宫泽化为乌有。7月4日时美军宣布当时日本已遭受10万吨炸弹的轰炸。