日軍在沖繩島上的守備部隊為第32軍，下轄4個師團和2個旅團，另有一些海軍的地面部隊和陸戰隊，總共約9.8萬人的兵力。軍長田中久一中將親自率第9、第24、第62和獨立第44旅團坐鎮以首裡為中心的防禦區域，準備先用海上和空中的「特攻」行動，來大量削弱中國海軍艦隊，然後集中優勢火力進行灘頭決戰。
但南洋艦隊第四編隊到達作戰海域後，並沒有準備直接進攻沖繩島本島，而是將第一目標放在了慶良間列島及周邊島嶼上。此次他們集中了2艘戰艦、一艘「颱風」級航母、5艘重巡洋艦、12艘輕巡洋艦、23艘驅逐艦等組成的水上力量，作為登陸艦隊的海空掩護力量。參與登陸作戰的地面部隊則有海軍陸戰隊第11和第12兩個聯隊，陸軍部隊則有獵日戰隊第2軍，地面部隊總兵力約6萬人。戰役總指揮為南洋艦隊副參謀長陳紹寬。登陸日期最終確定為10月17日，但在這之前，必須清理出一至兩個島嶼，作為登陸部隊衝擊出發點和前進基地，同時還能用於在戰鬥中進行後勤補給和戰損搶修。於是，陳紹寬將目光放在了慶良間列島和伊江島上。10月11日，空軍轟炸機群從台灣桃園機場起飛，對上述兩島進行了長時間轟炸，並徹底摧毀了島上的日軍陣地，將大部分自殺飛機擊毀在地面上，極大地減輕了登陸艦隊的壓力。轟炸結束後，掩護艦隊的各種戰艦，便對這兩個島嶼進行抵近炮擊。到天色變黑時，向島上傾瀉了十數萬發炮彈。島上的日軍在此時已經沒有多少戰鬥力了。
12日清晨，陳紹寬派出了三波登陸兵力開始衝擊兩島的灘頭，在沒有多少抵抗的情況下，於9時30分順利登上了灘頭。由於日軍的主力都設在了沖繩島，負責這兩個島嶼防禦的是琉求原住居民組成的軍隊，原住居民對中國有著強烈的認同感，因此，這兩島的爭奪戰並不十分激烈。當天，中國的登陸部隊就基本上肅清了島上的武裝力量。
奪取這兩島帶來的好處，還不只是擁有了前進基地，還意外發現了近淺海區裡埋藏的數百顆水雷。接到這一消息後，陳紹寬立即嚇出了一身冷汗。雖然在白天的戰鬥中，艦載戰鬥機擊落了200多架自殺飛機，但對於這種來自海下的如此規模的佈防攻擊，卻沒有任何心理準備。
接下來，慶良間列島的主島是渡加敷島，其西部有五個小島，與之形成慶良間海峽。海面寬闊、水深數十米，海峽兩端還可以布設水上防禦網，形成一個天然的避風錨地。整個海峽內可容納上百艘艦船，從而在登陸場附近擁有一個優良的前進基地。
從15日開始，中國艦隊的各種掃雷艇就開始用於清理航道，蛙人也抵近灘頭，將各種障礙物一一爆破。為了阻止中方的清理行動，日軍的大量火炮也對海面進行了炮擊。但由於沒有大口徑火炮，對中國海軍的這一切戰艦沒有什麼威脅，這也可使中國艦隊大量的輕巡洋艦、驅逐艦得以越過清理出的航道靠近岸邊，對日軍炮火進行壓制。
此時，臭名昭著的神風敢死隊也成批的出現了，這些飛機雖然速度並不太快，只有不到500公里的時速，但卻勝在數量眾多。自殺飛機主要目標不是那些正在清理航道的掃雷艇一類的小目標，而是撲向了中國艦隊的核心：颱風號航空母艦和揚威號戰列艦。
第一批日軍神風敢死隊約有150架飛機，形成密集的陣形，撲向了不遠處的中國艦隊。陳紹寬一聲令下，艦載戰鬥機也緊急起飛，在空中攔截。但日軍的這些飛行員，雖然都是剛剛學會飛行，但卻已經抱定了必死的決心，甚至他們的目的就是以死來換取中國傷亡的代價。他們並不懼怕中國戰鬥機的射擊，甚至不懼怕中國戰鬥機幾乎要撞上來的危險機動動作，始終保持著陣型。
俗話說：一夫捨命，萬將難敵。這樣一來，讓中國戰鷹的空中戰術難以有效發揮出來，他們最初想藉著勇猛地衝擊，打散日軍自殺機群地隊形，然後再一個一個的收拾，但現在，這些不要命的自殺飛機，甚至會主動向中國戰鬥機撞擊。無奈之下，只好在四周不斷的將這個陣型削薄。面對著不要命的日本菜鳥飛行員們，每一個中國飛行員都異常的緊張，誰也不願意自己的飛機與對方相撞，自己與某個變態的瘋狂的日本人一同殞命，那對他們來說簡直是一種恥辱。
但是，在如此混亂的機群纏鬥中，悲劇隨時都可能發生。不一會，天空中便出現了一個個巨大的火花，碎裂的殘片四處飛濺。沒有自封閉設計的油箱，加上一半的油箱裡裝有tnt炸藥，一架藍翔戰機被一架日本飛機從身後撞上，日本飛機立即變成一團燃燒的烈火，巨大的爆炸還使得附近三架自殺飛機和一架中國戰機被引爆墜落。
近一個小時的戰鬥，雖然擊落了近百架自殺式飛機，但這一波的攻擊並沒有結束，殘餘的約60架自殺式飛機很快便飛臨到登陸艦隊的上空，艦隊所有的高炮都開始對這些飛機進行攔截。在5公里以外，帶有引信的105毫米、76毫米等高炮炮彈的殺傷效果非常不錯，炮彈爆炸後產生的彈片，輕鬆地切斷日本飛機上的各種管線和油路，當然，此時的中國戰鬥機也遠遠地離開了高炮炮彈的作用區域。
遠程高炮攔截了約一半的自殺飛機，但仍有約30架飛機飛近了艦隊上空，並開始作俯衝航路的機動。艦隊上的各種40毫米高炮也開始怒吼了起來，並在神風敢死隊前方形成一道道彈幕。借助雷達瞄準的高炮，遠比人工瞄準更加準確，神風敢死隊還沒有進入俯衝航線便被擊落25架。
不過，仍有6架飛機逃過了一劫，開始對艦隊最外圍的開濟號巡洋艦進行俯衝。開濟號艦長下令立即進行了緊急規避，艦上十幾門門高炮對自殺飛機進行猛烈射擊。2架自殺飛機剛剛進入俯衝，就被擊落，第三架在離軍艦還有數百米時，凌空爆炸。第四架一頭扎進了艦艏前部的海裡，但第5架則取得了突破，撞擊在了艦身側部，摧毀了數座高炮炮位，並引爆了高炮炸藥。
最致命的是第6架，這架飛機已經燃起了大火，在飛行甲板上空，還未撞擊時便產生爆炸。各種碎片和燃油將甲板上的人員殺傷了近一半，並引燃了軍艦上的上層塔台。火勢順著通道迅速向下面幾層燃燒，裡面的許多軍兵被活活燒死。艦長一看開濟號有發生爆炸的危險，立即組織水兵撤離艦船，與此同時，幾枚爆炸產生的鋼鐵碎片穿進了他的後腦，他哼也沒哼一聲，便倒斃在地。
幸好距離不遠的兩艘驅逐艦緊急過來營救，艦上倖存的4百多人才安然離開了開濟號，此時，烈火已經把整個軍艦包裹成了一個巨大的火球，時而發生一兩聲爆炸，沒過半個小時，開濟號便帶著三百多具屍體沉入大海。
陳紹寬得知開濟號沉沒的消息後沖沖大怒，立即命令，空軍的轟炸機群對沖繩島上的所有機場進行了地毯式轟炸。在接下來半天的時間裡，藍翔型俯衝轟炸機和天狼型戰略轟炸機出動了300架次，投下了100噸各種爆破燃燒炸彈，徹底摧毀了沖繩島上的四個機場。
但神風敢死隊仍將部分自殺式飛機藏在了叢林或灌木叢裡，進入蟄伏狀態，準備等待時機，再次發動自殺攻擊。
陳紹寬一看時機成熟，與獵日戰隊第2軍軍長馮麟閣商議之後，決定發動登陸作戰。10月18日，所有戰艦補充了彈藥，所有戰車作好了泅渡準備，10月20日，所有登陸部隊到達指定的集結出發陣地。
這一天凌晨4時，在照明彈和獵鷹偵察機的指引下，幾十艘戰艦的數百門大炮同時怒吼了起來，對預定的渡具知、嘉手納、北谷和伊佐等登陸場進行了持續三個小時的炮擊。接著，由登陸船上的數門火箭炮再一次對灘頭進行了覆蓋射擊。
在炮擊的同時，第一波登陸行動開始了。
登陸艦上的登陸官兵，開始沿著艦體舷側的繩網向下登上了各種登陸艇，以8節的速度向灘頭駛去。不久之後，登陸部隊便登上了灘頭，不遠處的日軍地下工事裡倖存下來的迫擊炮、重機槍也立即開火，給登陸部隊帶來了較大的傷亡。作為第一波登陸部隊的海軍陸戰隊第12小隊。在沒有任何遮掩的沙灘上，只得硬著頭皮發起強攻。所幸這一支隊伍的班排火力異常強大。士兵用單兵火箭筒、無後坐力炮等成功的壓制了地下炮兵陣地，而狙擊手也將日軍的裝彈手擊斃了不少。
到了下午3點，總共有三波登陸部隊上岸，共2個師和一個旅左右的兵力，足夠建立起比較牢固的灘頭陣地。
此時，第12小隊已經佔領了已成廢墟的嘉手納機場。與此同時，日軍謀劃已久的反擊也突然開始了。5個聯隊的日軍士兵，向海軍陸戰隊剛剛建起的灘頭陣地發起了衝鋒。雖然在強大的艦炮火力下，其後續部隊根本無法跟進，但由於日軍衝鋒非常突然，所以仍有約3個聯隊的日軍衝上了陣地。雙方立即展開了短兵相接。