De foto die Rosenthals naam vestigde en waarvoor hij de Pulitzer Prijs ontving, kwam toevallig tot stand. Rosenthal schreef later dat hij op 23 februari 1945 bijna had nagelaten het hoogste punt van het strategische Japanse eiland te beklimmen, omdat hij had gehoord dat soldaten er al een vlag hadden geplant. Die werd echter te klein bevonden, en Rosenthal was getuige van het plaatsen van de tweede vlag. „In mijn ooghoek zag ik hoe de mannen begonnen de vlag op te zetten, ik draaide mijn camera en drukte af. Zo heb ik de foto genomen en als je op die manier een foto neemt, dan zeg je niet dat je een fantastische foto hebt gemaakt. Dat weet je op dat moment helemaal niet.”De foto sprak onmiddellijk tot de publieke verbeelding. „Miljoenen Amerikanen zagen die foto vijf of zes dagen voordat ik hem zag en toen ik er voor het eerst over hoorde, had ik geen idee welke foto werd bedoeld.” Dagen later, toen een collega hem met de foto feliciteerde, dacht Rosenthal dat de man een andere foto bedoelde, van mariniers die onder de vlag stonden te zwaaien en lachen.

Rosenthal zag zijn foto als een hommage aan het nationalisme van de soldaten. „Wat ik in die foto zie is wat het kostte om die hoogte te bereiken - het soort toewijding aan hun land dat die jonge mannen hadden en de offers die ze brachten. Het doet me genoegen iets te hebben bijgedragen aan waar de Verenigde Staten voor staan.”

Over de geruchten dat Rosenthal de situatie in scène heeft gezet, zei hij dat hij in dat geval de foto zou hebben verprutst door minder mannen te kiezen en ervoor te zorgen dat hun gezichten te zien waren. Toen Rosenthal de foto maakte stond naast hem een cameraman in dienst van het corps mariniers, Bill Genaust. Een frame van Genausts film is vrijwel identiek aan de foto van Rosenthal. Genaust sneuvelde een paar dagen later.

De fotograaf, die wegens zijn slechte gezichtsvermogen was afgekeurd voor militaire dienst, volgde in opdracht van het persbureau Associated Press de Amerikaanse troepen naar de dodelijke veldslagen op Iwo Jima, waarbij 20.000 Japanners en 6000 Amerikanen sneuvelden.

Naar het voorbeeld van de foto werd in 1954 in Washington een monument geplaatst ter ere van het Amerikaanse korps mariniers. De foto is waarschijnlijk de meest gereproduceerde foto in de Amerikaanse geschiedenis.

Rosenthal verliet AP later in 1945 en trad in dienst van de San Francisco Chronicle, waar hij 35 jaar werkte, tot aan zijn pensioen. Hij was klein van stuk maar had stalen zenuwen, herinnert oud-collega John O’Hara zich. Rosenthal was er trots op dat het corps mariniers hem benoemde tot erelid, zei O’Hara.

De in 1911 in Washington D.C. geboren Rosenthal verhuisde als jonge man naar zijn broer in San Francisco en woonde bij hem in tot hij in 1930 een baan kreeg bij de Newspaper Enterprise Association. Twee jaar later werd hij verslaggever/fotograaf bij de inmiddels verdwenen krant San Francisco News. Rosenthal begon zijn AP-carrière toen AP Wide World Photos opkocht, waarvoor Rosenthal vanaf 1936 werkte als redactiechef.