从3月26日至31日，包括侦察机在内，出动的飞机才100架次，其中自杀飞机约20架次，尽管“天号作战”草草收场，出击的自杀飞机数量虽少，还是给美军造成了一定的损失。
3月31日，美军第五舰队司令斯普鲁恩斯的旗舰“印第安纳波利斯”号重巡洋舰就被日军的自杀飞机撞中，舰体被撞出两个大洞，紧急前往庆良间列岛抢修，斯普鲁恩斯只得改旗“新墨西哥”号战列舰。至4月5日，日军共击沉快速运输舰1艘，击伤包括战列舰2艘、护航航母1艘、巡洋舰3艘在内的39艘各型舰艇。
4月5日，丰田副武觉得面对美军数千艘舰船，少量飞机的出击根本无济于事。为配合岛上的抗登陆作战，决定从次日开始对美军在冲绳海域的舰艇实施大规模空中攻击，投入海军岸基航空兵的第一、第三、第五和第十航空舰队和陆军第八飞行师团和第六航空军，飞机总数达4000架，作战代号为“菊水”，菊水就是水中的菊花。这是日本14世纪著名武士楠木正成的纹章图案，楠木在众寡悬殊的战斗中立下“七生报国”的誓言，意为即使死去7次也要转生尽忠，他也因为在战斗中与敌同归于尽的壮举为后世所推崇。
从这一代号就可看出日军的这次攻击显然是以自杀性的特攻作战为主。日军将执行这种自杀攻击的队伍称之为“神风特攻队”。
“神风”的典故出自13世纪末，中国元朝皇帝忽必烈两次派遣远征军出征日本，都在航行途中遭遇强台风而全军覆没，日本就将这两次挽救了日本的强台风称为“神风”。所谓特攻则是指出击的飞机只携带单程燃料，而将空余的载重量全部携带炸弹，然后对美军军舰的要害部位，如烟囱、机舱、弹药舱等进行撞击，以达到“一机换一舰”的目的。
战争中日军飞行员在飞机受伤无法返回的情况下，撞击敌机或敌舰而与之同归于尽的不乏其人，但把这种方法作为有组织的战术手段来广泛运用的，始作俑者是1944年10月菲律宾战役中担任海军航空兵第一航空舰队司令的大西泷治郎中将。第一次出击是在1944年10月25日，由关行男海军上尉率领的24架飞机在菲律宾战役中“神风特攻”取得了不小战绩，因此被技术熟练飞行员严重短缺的日军大力推广。此后这种极其野蛮的战术愈演愈烈，在冲绳战役中更是达到了登峰造极的地步！
4月6日、7日，日军以九州的第五航空舰队和第六航空军为主要兵力，台湾和先岛群岛的第一航空舰队和第八飞行师团为辅助兵力，出动海军飞机462架，陆军飞机237架，共699架，其中自杀飞机355架，击沉美军驱逐舰3艘、坦克登陆舰1艘和万吨级军火船2艘，击伤战列舰、航母、护卫舰和布雷舰各1艘、驱逐舰8艘，美军伤亡有数百人之多，尽管战前美军就估计到了日军会发动自杀性攻击，但日军攻击之疯狂、美军损失之惨烈，仍令美军胆战心惊。
日军将这两天的战斗称为“菊水一号”作战，出击的日机共被击落335架，约占出击总数的48％。
4月12日、13日，日军发动了“菊水二号”作战，因为“菊水一号”作战中损失的飞机还没来得及补充，所以出击的飞机数量要比第一次少，海军出动200架，陆军出动192架，共392架，其中自杀飞机202架。
由于兵力不足，日军在攻击战术上作了一些改进，先出动战斗机吸引美军的战斗机，当美军战斗机燃料耗尽返回母舰时，攻击机才飞临目标上空进行攻击，同时日军还开始使用一种新式武器——“樱花弹”，实际上是火箭助推的载人航空炸弹，由攻击机携带到达战区后脱离载机，由敢死飞行员驾驶冲向目标。这种“樱花弹”装有1吨烈性炸弹，由3台固体燃料火箭发动机推进，时速高达800公里，威力很大，美军则称之为“八格弹”，这种武器给美军造成了不小的损失。
此次作战，日军共击沉美军驱逐舰、登陆舰各1艘，击伤战列舰1艘、驱逐舰6艘、护卫舰3艘、扫雷舰、布雷舰和登陆舰各1艘，日军损失飞机205架。
4月中旬开始，美军为了减少损失，在日机最有可能来的方向派出雷达警戒舰，当发现日机飞来，一边发出预警，一边引导空中的战斗机前去拦截。此外，还在刚占领的冲绳岛机场上布置大量战斗机，专门用于截击日军来犯飞机。
4月16日，日军发动“菊水三号”作战，出动海军飞机391架，陆军飞机107架，共498架，其中自杀飞机196架。这次战斗击沉美运输舰和军火船各1艘，击伤航母、驱逐舰、医院船各1艘，运输舰2艘，日机损失飞机182架。在此次战斗中，美军的“拉菲”号驱逐舰浴血苦战，赢得了“不沉之舰”的荣誉，成为美国海军勇敢和坚强的象征。
当天“拉菲”号担任雷达警戒舰，早上8时许，发现日军50余架飞机飞来，便立即发出预警，并引导空中的战斗机前去拦截，由于此时空中双方飞机混杂在一起，“拉菲”号怕误伤己方飞机，没敢开火。很快2架日军自杀机猛冲过来，“拉菲”号迅速开火将其击落，随即又有20余架日机从几个方向扑来，“拉菲”号全力以赴，组织全舰火力对空射击。日机的集中攻击，使“拉菲”号难以兼顾，先后被3架自杀飞机撞中，其中1架正撞在127毫米尾主炮的炮塔上，剧烈的爆炸当场就将炮塔炸飞，火焰和浓烟喷涌而出，高达60米，甲板上到处是日军自杀飞机上航空燃油溅洒所引起的燃烧，火势熊熊，损管队员冒死拼搏，竭力控制火势蔓延。紧接着1架日机投下的炸弹命中20毫米高射炮的弹药舱，引发了更大的爆炸，将舵机炸坏，使“拉菲”号失去了机动能力。
不久，又有2架自杀飞机撞上“拉菲”号，进一步加剧了伤势，“拉菲”号后半部的火炮全部被炸毁，只剩前部4门20毫米炮还在坚持战斗，生死搏斗持续了整整80分钟，“拉菲”号共遭到了22架自杀飞机的攻击，击落了9架，但被5架撞中，还有4枚炸弹命中，“拉菲”号受到的创伤如此之重，凭着全体舰员的努力，最终没有沉没，在350名舰员中，死亡32人，伤71人，几乎占13。次日，被拖船拖到庆良间列岛锚地进行紧急抢修。4月22日，就能依靠修复的自身动力驶到关岛。最后于5月22日驶抵本土西雅图，在托德船厂进行大修，直到战争结束后的9月6日才修复。
战后“拉菲”号于1975年3月退役，1981年，被拖到南卡罗莱纳州帕特里奥茨角，作为一艘历史名舰于1982年开始向公众开放。
日军这三次“菊水作战”都是在白天进行的，虽然容易发现美军目标，也取得了不少战果，但代价也相当巨大。对日军而言，无论是损失的飞机，还是飞行员都很难迅速补充，因此随后的菊水作战，日军只得改为夜间攻击。
随着战役的进行，美军也逐步摸索出了对付日军自杀机的方法。首先，除雷达警戒舰外，还派出预警雷达飞机，严密监视日军最可能出击的方向，还在冲绳岛和附近小岛上建立雷达站，实施严密对空警戒；其次，运用统筹学原理，科学组织舰船的防空机动，大型军舰与日机来袭方向保持垂直，小型军舰则与日机攻击航向平行，同时采取突然急转和增速，使日机难以对准目标；最后，加强战斗机空中巡逻警戒，随时根据雷达预警的报告，进行拦截。而日军的情况正好相反，因为进行自杀攻击的飞行员没有一个能够回来报告攻击经验和体会，因此无法针对美军的战术变化进行必要的改进。此外，最早的以献身为荣、毫不畏死的“神风特攻队”飞行员已经损失殆尽。后来的飞行员大多是迫于压力而出击的，认为这种牺牲没有意义的厌战情绪逐渐在日军内部蔓延，甚至有些飞行员以没有发现美舰为借口返回了基地。最终，日军的攻击效果越来越小，而飞机和飞行员因为损失又得不到补充，能够出动的飞机越来越少，“菊水作战”才告结束。
整个冲绳战役中，日军出动的“神风特攻队”飞机，包括“樱花弹”，共计1500余架次，击沉美舰26艘，击伤202艘，被美军击落900余架。
日军除10次大规模的“菊水作战”外，只要天气允许，每天还组织小批飞机出击。从4月6日至6月22日，零星出击的飞机总数也高达4109架次，其中自杀机917架次。加上10次“菊水作战”出动的飞机，总计7851架次，其中自杀机2423架次，虽被击落4200余架，但给美军造成了巨大损失，共击沉美军军舰33艘，击伤360余艘。
在美军被击沉的33艘军舰中，26艘是被自杀机击沉的，占沉没军舰总数的78．8％。就连米切尔的旗舰“邦克山”号航母也于5月11日日军发动的“菊水六号”作战中被2架自杀机撞中，损伤极其严重，舰员死亡和失踪达396人，伤264人。其中1架自杀机撞上母舰时发动机被爆炸的气浪弹飞进米切尔的司令部所在舱室，使舱内14名参谋军官当场阵亡，米切尔只好率司令部的其余人员转移到“企业”号航母上。不料3天后，“企业”号也遭到了自杀机的撞击，失去航行能力，使得米切尔在3天里两易旗舰。
由于日军自杀机的疯狂攻击，美国海军的高级将领不得不一直留在冲绳海域指挥作战，他们在这80多天里，神经一直处于高度紧张，身心压力巨大。尼米兹为了保证战役指挥，采取了前所未有的举措，在战役进行中更换指挥官。5月28日，哈尔西、麦凯恩和希尔分别接替斯普鲁恩斯、米切尔和特纳，第五舰队和第五十八特混编队就改称第三舰队和第三十八特混编队，从这一点也可看出，日军给美军造成的威胁是多么巨大！被替换下的将领经过短暂休息后，斯普鲁恩斯和特纳着手制定代号为“奥林匹克”的日本本土登陆计划，米切尔则调回华盛顿，升任海军作战部主管航空兵的副部长。
相比之下，英军参战的4艘航母虽也遭到了日军自杀机的撞击，但损伤远比美军小。这是因为英军航母具有装甲飞行甲板和设计坚固的封闭机库结构，所以抗损伤能力和耐撞击能力要比美军航母强得多。
日本海军联合舰队经莱特湾一战后，其主力已折损大半。残余的水面舰艇退至文莱，整编为第二舰队，由伊藤整一海军中将接替因在莱特湾海战中出现重大指挥失误而被撤换的栗田健男出任司令，并于1944年11月24日回到日本本土的吴港。1945年3月17日，联合舰队判断美军对冲绳的登陆迫在眉睫，命令第二舰队前出至濑户内海西部的德山锚地，作好随时出击的准备。
4月5日，日军联合舰队决定以第二舰队的“大和”号战列舰、“矢矧”号巡洋舰和“冬月”、“凉月”、“矶风”、“滨风”、“雪风”、“朝霞”、“霞”、“初霜”号等8艘驱逐舰组成海上特攻队，配合“菊水一号”航空特攻作战，于4月8日拂晓突入冲绳以西海域，歼灭美军登陆编队，支援冲绳岛上守军夺回机场。
由于日军燃油严重短缺，联合舰队费尽九牛二虎之力才搜集到2500吨燃油，还不到“大和”号燃油舱容量6400吨的一半，勉强能保证前往冲绳的单程油耗所需，而且因为航空兵力全数投入“菊水作战”，对这支出击的舰队没有任何空中掩护，完全是一次地道的彻底的自杀性海上特攻行动，所以参战官兵都清楚此次作战是有去无回的，在出征前例行的诀别酒会上，很多人都情不自禁有些失态，与以往出征前的诀别酒会有说有笑的场景截然不同，充满着赴死前的悲怆与凄然。
4月6日下午，“大和”号全舰3000官兵在甲板上集合，听舰长宣读联合舰队司令丰田副武发来的出击命令，随后全体高唱国歌、军歌，并三呼万岁，然后拔锚启航。由于下关海峡已被美军布设的水雷封锁，日军舰队只得经丰后水道沿九州岛南下。
4月7日6时，舰队通过大隅海峡，经九州岛最南端的佐多岬后，伊藤决定以280度航向先向西，尽量避开美军飞机的搜索，到黄昏后再转向冲绳。
其实早在日军舰队经过丰后水道时，就已经被在丰后水道的美军“线鳍鱼”和“棘鱼”号潜艇发现了，这两艘潜艇的任务是监视丰后水道的日舰活动，因此都没有对日舰进行攻击，只是将敌情迅速向斯普鲁恩斯报告。
斯普鲁恩斯接到报告后，立即命令戴约少将指挥第五十四特混编队的6艘战列舰、7艘巡洋舰和21艘驱逐舰，从冲绳海域迅速北进，尽可能引诱日军舰队向南，使其得不到岸基航空兵的支援，也不能迅速撤回本土，以利第五十八特混编队的航母舰载机实施攻击；如果舰载机未能将其消灭，第五十四特混编队的战列舰和巡洋舰就以舰炮火力歼灭之。同时，命令米切尔的第五十八特混编队作好战斗准备。米切尔随即率领五十八特混编队的第一、三、四大队向冲绳东北海域航进，以占领有利的出击位置，第二大队因正在冲绳以东海面进行水上补给，没有参加此次战斗。
4月7日拂晓，第58特混编队就出动了约40架飞机，呈扇面搜索冲绳北面海面，而担负突击任务的机群则在航母甲板上待命，只等一发现日舰就立即起飞攻击。
