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为了克服重力把70吨重的飞机送上天空，重压之下的莱特R-3350引擎很容易过热、漏油、汽缸盖飞脱、阀门落入汽缸，以及把熔化的碎片甩到高度易燃的镁合金曲轴箱里。在数百架B-29已经走下组装线之后，原先的空气冷却装置却还要重新制造。燃烧的发动机会拖出一道烟火，就像流星穿过大气层一样——但这个流星却是连接在飞机机翼上的，随时可能引燃机翼自身的铝质蒙皮和大梁。因此，一台状况不佳的发动机最好在起火之前迅速关掉。这是通过让螺旋桨“顺桨”实现的。一套从座舱里控制的液压系统可以旋转四片桨叶的迎风角，也就是“回桨”，直至它们停下来并反转，让发动机停转为止。如果机组反应迟缓，或者回桨失灵，螺旋桨就会开始“风车转”，这就会带来巨大的阻力：几分钟内它们就会把桨轴烧断，从引擎上飞出去，有时会重重撞在机翼上。
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如果一台故障引擎能恰当关闭，那么其余三台还足以把B-29带回家，即使距离远也没问题。但是这样一来，那三台正常工作的引擎就会比原先消耗更多的燃油，这样，把原本用于故障引擎的燃油从油箱和油路里重新分配给其他引擎就至关重要了。这可能需要对所有燃油储备进行复杂的重新调配。这种操作的容错空间很小，任何一点差错都会带来灾难。
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即便是最有经验的B-17飞行员，在试飞B-29之前也需要接受几个星期的课堂教学。每一阶段的学习都要认真关注一长串知识点。起飞滑跑距离很长，超过一英里，然后引擎就会吼叫着使足力气，把这台巨大的机器抬离地面。然而一旦升空，B-29就会灵敏到令人吃惊的地步。“这是我飞过的最大、最重、最强有力的飞机，”一名美国陆军航空队的飞行员如此回忆他第一次驾驶B-29飞行时的情况，“然而它的反应非常棒，控制手感柔和而精确。”[35]它还很快，其地面速度[36]很容易就能超过每小时300英里。它的速度、航行高度和位置合理的.50机枪塔令这款飞机的绰号名副其实：“超级堡垒”将会是个砸不烂的硬核桃，对敌人的战斗机和高射炮来说都是如此。
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部队急需B-29投入现役，这迫使美国政府采取了前所未见的措施。战争部在飞机还没有完成测试的情况下就签发了超过1 000架的采购订单，打算等它们上天后再进行必要的改进。设计—测试—制造全流程的速度被加快到和平时期的差不多两倍。这种做法风险很大，浪费很大，却是唯一能让B-29在1944年春季参战的方法，坚持这样做的除了罗斯福总统之外还有许多人。从某种意义上说，B-29的服役，是第二次世界大战中美国全国动员方式的缩影。在所有方面，领导者都会把效率、节约、安全，甚至是谨慎置之脑后，而一切以速度为先。
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第一批B-29在踏上飞往亚洲的漫长航程之前，都要由机组驾驶，飞往威奇塔市波音工厂旁边的一座机场，在这里进行数百项改进。美国陆军航空队的领导人将这次行动称为“堪萨斯之战”，或曰“堪萨斯闪电战”。其实美国各地的多处航空兵基地也都建起了改装中心，或所谓“改装厂”。新手飞行员和机组人员把他们新拿到手的B-29飞到这些中心进行改装。这样的飞行自身也成了训练课程的一部分，在进行越洋部署之前为新手们提供一些积累飞行时长的机会。然而事情到此还远未结束：甚至在许多飞机已经离开美国本土之后，军方还下令进行数百项新的改进。这种情况下，改装和维修“套件”就会连同必需的零部件和工程师一起空运到远在埃及或者印度的国外机场上去。螺旋桨回桨系统、火控系统、电子系统，最重要的是麻烦不断的莱特发动机，都进行了改装。美军在开罗和卡拉奇建立了两个最大的海外B-29改装中心。即便是在中国和后来的马里亚纳群岛基地已经开始进行大规模作战之后，那些地面机械设备还常常被用来纠正“超级堡垒”的原始设计缺陷，而非仅仅用于例行维护。美国陆军航空队将领柯蒂斯·E.李梅发现他的飞行人员不得不在飞实战任务时做一些测试项目。这项工作困难而且危险，因为B-29“有的bug［毛病］和史密森尼学会昆虫馆里的bug［虫子］一样多。无论他们揪出这些bug的速度多快，都会有新的bug从引擎罩底下爬出来”。[37]
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当同盟国首脑在埃及开罗开会时（1943年11月的“六分仪”会议），罗斯福总统向蒋介石保证，将会有数百架B-29进驻中国，并向日本本土列岛发动持续轰炸。蒋介石之前总在抱怨盟军对中国的支援不够，并威胁要和日本议和（但并未明言）。罗斯福常常告诉他的军队领导人，从中国机场出发轰炸日本将会激发和鼓舞中国人民的士气。而无论是B-17还是B-24，其航程都不足以完成此项任务。因此从一开始，将B-29部署到中缅印战区的做法就是一场政治赌博，意在安抚中国国民党政府，令其继续打下去。此次行动被赋予代号“马特洪山”（matterhorn）。
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然而，“马特洪山”行动从一开始就饱受后勤困难的拖累。这些发动机不太好使的新B-29飞机都是由新训练出来的飞行人员驾驶飞往战区的。他们的环球之旅从佛罗里达州的莫里森机场开始，经由加勒比海、巴西、阿森松岛（位于大西洋中部）、利比亚、开罗、巴格达、卡拉奇，以及印度（加尔各答附近）的克勒格布尔，通过一连串加油站接力飞行。一路上，莱特引擎常常过热，导致坠机或者迫降。当几十架飞机飞抵开罗和卡拉奇时，人们发现当地的地表温度超过了43摄氏度，致使发动机在起飞时就会出故障，于是，美国人不得不从本土派出工程师飞过去重做莱特引擎的风冷机构。
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1944年4月，B-29机群开始抵达位于克勒格布尔的固定后方基地。它们将从这里出发，前往四川成都的前进机场。途中要经过极其艰险的“驼峰航线”，飞越世界最高大的喜马拉雅山脉。“超级堡垒”要从常人难以踏足的锯齿状山峰和陡峭峡谷上空飞过，剧烈的乱流和突然出现的下沉气流会让飞机剧烈颠簸，此外还时常会有时速超过100英里的狂风，能见度也会降至零。机组人员偶尔能透过晴朗的空域看见航线以北仅仅150英里处的珠穆朗玛峰顶。
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这段1 200英里航程的终点是成都以南四座新建造的机场之一，此时其修建工作尚未完成。超过25万名中国农民被召集起来，几乎完全靠人拉肩扛建起了这些长度将近2.5千米的跑道。新闻影片拍下了这大群的劳工，许多人光着脚，戴着圆锥形的毡帽，用篮子和独轮车搬运沙土和碎石。八九岁的男孩子们用锤子把大石头砸成碎石。工人们挑着麻袋，把石头从附近的河边挑到基地。这些石头被密集放置在跑道的地基下，之后在上方铺上碎石和泥土，再用50人才拖得动的巨大石磙压实。当一架飞来的B-29进入降落航线时，工地上就会响起响亮的号声，工人们纷纷涌到跑道旁边。飞机落地后，人群又会散去，继续干活。
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最初的“马特洪山”计划考虑在成都部署两支B-29作战联队（各150架轰炸机）。但是由于飞机毛病不断，以及经由印度进行补给成本过于高昂，美军不得不把规模缩小为一支轰炸联队。第20轰炸机司令部原本要自己解决后勤问题，也就是要自己把所需的零部件、补给物资、炸弹和航空燃油从印度运来。为此，这个司令部得到了一队C-109运油机和C-87运输机。此外，“超级堡垒”自己有时也会客串当运输机，这时候机上的机枪和其他装备就会被拆下来，炸弹舱里装上油罐。但仅仅是需要运过喜马拉雅山“驼峰”的燃油和物资的重量就足以令人望而生畏。“马特洪山”行动期间每飞一架次轰炸任务，就需要运输机到印度往来飞行12架次。每8桶从克勒格布尔运往成都的航空燃油中，就有7桶会在往来运输的飞行中消耗掉。情况很快便显而易见：第20轰炸机司令部不可能自行解决燃油和补给的需求，现有的空运司令部需要来补足缺额。但这意味着要挤占中国军队、美国驻华地面部队和克莱尔·李·陈纳德将军的第14航空队本已捉襟见肘的燃料和其他物资。
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1944年6月5日，B-29首次在战场亮相，当时98架飞机从克勒格布尔起飞，轰炸了1 000英里外日占曼谷的铁路终点站。此次空袭向目标投下了368吨炸弹，这一结果令人振奋。10天后，“超级堡垒”首次造访日本本土。当参加“征粮者”行动的美军两栖部队冲上塞班岛滩头时，50架B-29从成都起飞，轰炸了日本九州岛八幡市的钢铁厂。这是1942年4月杜立德空袭之后日本本土首次遭遇轰炸，因而登上了美国、中国、日本的头版头条。马歇尔将军发布了一份战报，宣布这次行动开启了对日本本土的“新的进攻形式”。蒋介石当局兴高采烈。而东京的帝国大本营在公开宣传中隐瞒了八幡遭到轰炸的事实，谎称日本的战斗机和高射炮击落了几十架轰炸机。然而和前一次一样，敌人作战飞机在日本本土上空的出现在公众中引发了恐慌。至于这次空袭只造成了轻微破坏，反而不重要了。
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随后的几个星期里，“马特洪山”项目的B-29轰炸了整个亚洲战场各处的敌人目标：中国东北和朝鲜的炼焦炉，荷属东印度群岛的油田，华北的炼钢厂和港口设施，上海的码头和仓库，台湾的航空兵基地，香港的船运，以及缅甸的铁路和仓库。最后，第20轰炸机司令部向九州的工业目标又发动了8次空袭。然而，每次出击之前都需要花上很长的时间来补充燃油、炸弹和其他物资。轰炸的结果常常令人失望，战斗损失则很惨重。从成都起飞的B-29将将能够飞到1 500英里外的九州，却够不着东京和本州岛上的其他高价值目标。若要全面展开对日战略轰炸，他们就需要在中国东部建立新的机场。但是中国沿海的港口已尽数落入敌手，这意味着从印度出发的货运航线要向东延伸得更远。不仅如此，没人敢指望中国东部的机场能顶住日本陆军的进攻，后者此时正在执行“一号”作战，在大陆上快速推进，占领区迅速扩张。实际上，“一号”作战已经威胁到了成都和昆明周围的盟军航空兵基地。驻华美军总司令“醋性子乔”约瑟夫·史迪威将军认为，需要50个受过训练的中国步兵师才能保证这些机场的安全。但是没人相信（包括史迪威自己）蒋介石能拿出如此多的部队。
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出于这种种原因，“马特洪山”作战从未实现自己的承诺。从一开始，罗斯福这么做就是为了维护中缅印战区盟军的团结，并为对日决战保留发掘中国巨大人力的可能性。到1944年中期，事情开始明朗化，后勤和安全已经成了“马特洪山”计划无法克服的严重挑战。与此同时，一项更好的选择浮现了出来：马里亚纳群岛，美军在当年6月至8月夺取了这里。塞班岛、关岛和提尼安岛的地形适合建造大型的B-29飞行基地，对敌人的地面进攻免疫，而且（最重要的是）这里可以通过海运而非空运进行补给。这里已经将东京纳入了1 500英里的作战半径之内。1944年7月，参联会敲定，驻马里亚纳群岛的新的第21轰炸机司令部将获得新“超级堡垒”分配和物资供应的优先权，当年11月之后，再没有新的B-29飞到印度或者中国。1945年1月，“马特洪山”计划终结。
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回头看这场在中国走的弯路时，李梅总结道：“这没起作用。没人能让它起作用。它的后勤基础完全不行……这种作战方式只是个幻想，就像是来自《绿野仙踪》里的奥兹国那样。”[38]
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然而，马里亚纳群岛面临的困难同样令人生畏。燃油和补给物资当然可以从海路运来，但这条海上生命线格外漫长——从旧金山湾开过来要航行5 800英里——B-29机队还不得不和其他数百支盟军部队争夺有限的船运和其他资源。满载的轰炸机将要从那些尚未开工建设的基地起飞，而在那些岛上，敌人的残余部队仍然在山区坚持战斗。从塞班、提尼安抑或（尤其是）关岛出发，日本的目标基本都在B-29极限作战半径的边缘。经验相对不足的机组将要飞越超过3 000英里没有任何指示物的洋面，一部分还要在夜间飞行，往来全程会持续15小时甚至更久。世界上没有一种战斗机拥有足以执行这种任务的航程，盟军在更接近日本的地方也没有别的机场可用：因此，B-29的所有任务都是没有护航的。尽管被称为“超级堡垒”，这种飞机的结构其实相当轻（这是出于节约重量的目的），而且在空中时被弹面非常大。美国陆军航空队的有些计划制订者已经提出警告，美军飞机在日本上空的损失可能高到无法承受。
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阿诺德点名要求“负鼠”汉塞尔担任第21轰炸机司令部的首任司令。汉塞尔原先是阿诺德在华盛顿的作战计划部门的一个处长，表现出色，最近又当过第20航空队参谋长。（当汉塞尔夫人被问及其夫君“负鼠”的绰号来由时，她说因为他长得像。从照片上看，她说得还蛮有道理。）和大部分美国陆军航空队一线指挥官一样，汉塞尔不算太老（41岁），本人也是个飞行老手。他坐在座舱左边的机长座位上，亲自驾驶第一架B-29飞到了塞班。他的飞机被称为“约尔廷的约西号”，从加利福尼亚州（萨克拉门托附近）的马瑟机场出发，经由檀香山、夸贾林三级跳，于1944年10月12日在塞班岛的伊斯利机场降落。成群的地勤人员拥挤在跑道旁，他们大部分人从未亲眼见过“超级堡垒”。一名目击者回忆道，当“约尔廷的约西号”飞过来时，“欢声雷动，所有人都放下了手上的工作，目不转睛地看着飞机飞过去……所有人都兴奋地手舞足蹈”。[39]
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然而，汉塞尔发现塞班岛上的情况令人失望。计划要求岛上建设两条8 500英尺长的平行跑道，以及80个硬化停机坪（沿滑行道铺设的停机区）。但他发现那里只有一条7 000英尺长的跑道，而且只有一部分铺设了硬化道面，另一条平行的跑道才刚刚把地面清理出来，铺好路基，道面铺设还完全没有开始。硬化停机坪只建成40个，当第73轰炸联队的B-29机群在当月晚些时候飞来时，它们只能两架飞机挤在一个停机坪上。航空燃油还只能存储在停放在附近停车场的油罐挂车里。按计划，这个基地将在当年年底前接收180架飞机和1.2万人，但是这里还没有军营，没有办公楼，也没有仓库。当第21轰炸机司令部的先头梯队到达时，他们不得不住进机场周围的帐篷群里。即便是汉塞尔将军也是住在一处可以俯瞰东方海面的悬崖上的帆布帐篷里。食堂是用匡西特板棚房搭建的，即便是将军们也得“排队打饭”。“我没有车间，也没有设施，只有帐篷，”汉塞尔后来回忆道，“我有一个炸弹堆栈，一座停车场，燃油也有储备，但是其余一切都是我见过的最难受的一团乱麻。”[40]
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这一延误并非由于不努力。伊斯利机场上的推土机从6月24日起就开始轰鸣，此时岛上仍在激战，日军防线就在北方1英里之外。航空工程营已经是24小时轮班施工，在夜间用泛光灯照明，有时还会招来炮轰和狙击手的射击。瓢泼大雨会把尚未铺设硬化道面的跑道和停机坪化成一汪泥潭。岛上有着用不完的珊瑚礁，碾成粉末后可以做成高品质的混凝土，用来制造沥青。但是珊瑚矿区和机场之间的道路都很狭窄，许多地方都没有铺设路面；道路常常发生交通堵塞，或者被热带暴雨淹掉。铺设跑道和勤务区需要数千吨珊瑚粉末——但是首先要对道路进行拓宽、升级和路面铺设，这同样需要数千吨珊瑚粉末。
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面对必需装备和零部件的严重短缺，汉塞尔向国内大声疾呼，要求提供后勤支持。当一艘运载着关键货物的船开进拥挤混乱的关岛港时，海军港务管理员说：“我只给你24小时，让这艘见鬼的船离开这里。”[41]于是在匆忙的卸货过程中，这些货物都被堆放在丛林边缘的一块空地上，暴露在暴雨、湿热天气，以及自己人的偷扒摸抢之下。大部分都丢失或者损坏到无法使用的地步了。面对可能导致轰炸任务延误的物资短缺，一路通往后方加利福尼亚州的航空货运线路被开辟了出来。于是，B-29再一次担负起了把自己所需物资运往战区的任务。这又是一条“驼峰”航线，只不过这个“驼峰”是跨越了94个经度的地球表面的弧线。
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汉塞尔到达后的几个星期里，平均每天都有3到5架“超级堡垒”飞到塞班岛。这些飞机大部分都是由新训练出来的机组人员自己从堪萨斯和内布拉斯加的训练和改装中心飞来的。他们沿用了汉塞尔和他的“约尔廷的约西号”的航线：先飞越群山来到加利福尼亚州的马瑟机场；继而跨越东太平洋飞到檀香山的约翰·罗杰斯机场，这里原本是座民用机场；之后跨过国际日期变更线，到达中太平洋的夸贾林环礁，这时他们的日历要向前翻一天；最后飞行1 500英里抵达塞班岛的伊斯利机场。绝大部分年轻飞行人员都不熟悉这样的远程越洋飞行。这是对他们海上导航技术的一次实战检验，其自身也是一种有价值的训练课程。在云上飞行时，领航员需要透过浓云的缝隙观察波光粼粼的蓝色海面。他有时候可能会看见一块珊瑚礁或者沙质浅滩，此时他就会努力把这些地标和桌子上的海图做对比。夜晚，领航员要用六分仪观察星星，以此来确定飞机的位置，就像古代的航海家那样。大部分时候他要依靠航位推测法，小心翼翼地随时记录飞机的空速和罗盘方向，再加上风速校正，直到他能够收到远程无线电导航系统或者无线导航塔的信号为止。
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一个典型的B-29机组由11人组成，年龄从19岁到30岁不等。在许多飞机上，机长兼最年长的机组成员是一位25岁的中尉，他应该是在约18个月前在一架单引擎教练机上学会飞行的。即便他们很年轻，身体处于最佳状况，也无法逃脱高空长途飞行带来的疲劳。在15小时的飞行之后，一名飞行员在家信中写道：“我的腿和后背都僵住了，到现在还有这种感觉！我们拂晓时就起飞了，天黑几个小时后才落地。很多人都意识不到这一点：轰炸目标花不了多少时间，飞往目标和返回基地的航程才是考验，让人受不了。”[42]
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随着新的飞机和飞行人员涌入塞班岛，汉塞尔决定，需要进行更多的编队飞行、集结、通信、导航和精确轰炸方面的教学和训练。他觉得没有什么训练能比向相对较弱的敌人阵地进行实战更好了。10月27日，汉塞尔亲自率队向曾经令人生畏的特鲁克环礁进行了战术轰炸，目标是杜布隆岛上的日本潜艇锚地。（美国陆军航空队禁止将军们飞战斗任务，这是汉塞尔最后一次被允许率队出击，这令他十分失望。）后来他们又对特鲁克进行了三次训练作战，对硫黄岛进行了两次。空袭中投下了数百吨炸弹。对于地面上挨炸的人来说，若他们知道这仅仅是训练，恐怕难免觉得惊讶和沮丧。
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10月30日，一架专门改装执行远程照相侦察任务的“超级堡垒”，型号为F-13，抵达了塞班。好运来了挡不住，就在第二天拂晓，东京及其周边区域出现了难得的晴好天气。拉尔夫·D.斯蒂克利上尉提出要立即飞一趟照相侦察，希望把这次少见的有利天气利用起来，汉塞尔同意了。这架名为“东京玫瑰号”（真是讽刺）的孤零零的F-13，在日本首都上空3.2万英尺高处飞过，机上4台照相机不停地拍照。斯蒂克利在东京、东京湾、横滨上空缓缓地沿“8”字航线飞行，随后向西飞过富士山，前往东海地区以及大名古屋地区的核心工业区。这是自从两年半之前杜立德空袭之后第一架突破到东京空域的盟军飞机。日本陆军的战斗机群起拦截，但是令防空司令部无地自容的是，他们根本无法追上这架飞得又高又快的入侵者。在3万英尺以上的高度，日军的中岛Ki-44战斗机（盟军绰号“东条”）再要爬高就会导致地面速度骤降，于是“东京玫瑰号”安然无恙，全身而退。高炮部队进行了一场炫目的烟火秀，但炮弹的炸点既不够高，也没有准头。
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在不多见的晴朗天气中飞行了14小时之后，F-13带着数千张摄有东京和名古屋地区主要工业设施和航空工厂的航拍底片降落在塞班岛上。一个设在匡西特板棚房里的照片冲印组没日没夜地工作了几天，冲印出了7 000张高清晰度照片。这些照片成了后来任务计划的基础。斯蒂克利的探路之旅对整个战略轰炸事业的价值难以估量。[43]
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当时，选择目标依靠的都是近期德国上空空战的经验。计划人员相信，对日轰炸战役的第一步应当是赢得日本上空的制空权。这意味着要从根源上摧毁敌人的空中力量，轰炸其航空工业，包括日本主要的发动机工厂和飞机组装中心。在战前的许多年里，盟国的驻日武官和情报分析人员一点点地积累起关于这一机密产业的数据。日本的航空工业由少数几个大企业统治：三菱、中岛、川西、爱知，以及立川。它们的大部分大工厂都位于东京、名古屋、大阪和神户周围。例如，盟军知道东京郊区的武藏野就有一家重要的中岛工厂。名古屋的三菱联合体据说是世界第二大的飞机制造厂。其他许多此类工厂的大致位置，盟军也都知道。“东京玫瑰号”拍摄的照片恰好填补了空白，使得分析人员能够确定高优先级目标的位置和大小。
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