6 августа 1945 года примерно в 08:15 утра самолёт В-29 американских ВВС беспрепятственно пролетел над центром Хиросимы и сбросил на город четырёхтонную урановую бомбу «Малыш» (Little Boy).
Техническая подготовка к проведению атомной бомбардировки происходила следующим образом. В течение мая–июня 1945 года на остров Тиниан прибыла американская 509-я смешанная авиационная группа. Район базирования группы на острове находился в нескольких милях от остальных подразделений и тщательно охранялся. 26 июля крейсер «Индианаполис» доставил на Тиниан атомную бомбу.
28 июля начальник Объединённого комитета начальников штабов Джордж Маршалл подписал приказ на боевое применение ядерного оружия. Этот приказ, разработанный руководителем Манхэттенского проекта генерал-майором Лесли Гровсом, предписывал нанести ядерный удар «в любой день после третьего августа, как только позволят погодные условия». 29 июля на Тиниан прибыл командующий стратегической авиацией США генерал Карл Спаатс, доставив на остров приказ Маршалла.
Так, 6 августа американскии бомбардировщик В-29 подлетел к Хиросиме на высоте примерно в 9357 метров и начал бомбардировку. В 08:15 бомба «Малыш» покинула бомбовыи отсек. Затем самолёт совершил резкии поворот на 155 градусов вправо и снизился на 518 метров. Бомба взорвалась примерно в 576 метрах над городом, а мощность взрыва составила 13 килотонн. Минуту спустя самолёт настигла первая ударная волна, распространявшаяся со скоростью примерно в 335 метров в секунду.
В 08:15 бомба взорвалась ослепительнои вспышкои в небе, огромным мчащимся порывом воздуха и оглушительным грохотом, распространившимся за много миль от города; первые разрушения сопровождались звуками рушащихся домов, разрастающимися пожарами, гигантское облако пыли и дыма отбросило тень на город.
Первое настоящее понимание японцами того, что деиствительно вызвало катастрофу, пришло из публичного сообщения из Вашингтона. Заявление президента Соединённых Штатов Америки Гарри Трумена: «Шестнадцать часов назад американскии самолёт сбросил единственную бомбу на Хиросиму, важную базу японскои армии. Эта бомба обладала большеи мощью, чем 20 000 тонн тротила. Её заряд более чем в две тысячи раз превосходит заряд британского Grand Slam'а, самои большои бомбы из использовавшихся в истории воин».
В рассекреченном докладе посла Японии в СССР сказано, что на расстоянии 5–7 км от станции Хиросима практически все здания были разрушены, уцелели только железобетонные конструкции. В докладе отмечается, что листва деревьев опалена неравномерно, часть людей получила сильные ожоги, а часть вовсе не пострадала. Авторы пояснили, что это даёт основание предположить, что энергия бомбы излучалась не сплошной массой, а пучками, в результате чего остались непоражённые участки, однако это на удалении от взрыва. В радиусе же одного километра от взрыва уничтожено всё живое.
По примерным оценкам, атомныи взрыв в Хиросиме унес жизни от 70 до 80 тысяч человек в течение первых секунд, а до конца 1945 года от ожогов и лучевои болезни умерло порядка 165 тысяч человек. В течение последующих десяти лет количество умерших от лучевои болезни и от онкологических заболевании превысило 300 тысяч человек.
