美国一架一架装载着原子弹的B-29(44-86292)上的视准仪对准了广岛一座桥的正中时，自动投弹装置被启动了。60秒钟后，原子弹从打开的舱门落入空中。这时飞机作了一个155°的转弯，俯冲下来；一瞬间，飞行高度下降了300多米。这样做是为了尽量远离爆炸地点。
45秒钟后，原子弹在离地600米空中爆炸（具体地点为日本广岛相生桥以西100米的岛病院上空600米处），立即发出令人眼花目眩的强烈的白色闪光，广岛市中心上空随即发生震耳欲聋的大爆炸。顷刻之间，城市突然卷起巨大的蘑菇状烟云，接着便竖起几百根火柱，广岛市马上沦为焦热的火海。原子弹爆炸的一瞬间，温度瞬间上升为几千度，位于爆炸中心的人和物体直接汽化蒸发掉了，只留下人或物形状的黑影。这一天，全广岛的钟表都停止在8时16分。原子弹在离地面600米处爆炸。在闪光、声波和蘑菇状烟云之后，火海和浓烟笼罩了全城，在方圆14平方公里内有6万幢房屋被摧毁。
原子弹爆炸的强烈光波，使成千上万人双目失明；6千多度的高温，把一切都化为灰烬；放射雨使一些人在以后20年中缓慢地走向死亡；冲击波形成的狂风，又把所有的建筑物摧毁殆尽。处在爆心极点影响下的人和物，像原子分离那样分崩离析。离中心远一点的地方，可以看到在一霎那间被烧毁的男人和女人及儿童的残骸。更远一些的地方，有些人虽侥幸还活着，但不是被严重烧伤，就是双目被烧成两个窟窿。在16公里以外的地方，人们仍然可以感到闷热的气流。
但是这并没有阻止日本天皇的继续侵略，直到美国再次在长崎投下原子弹，这才加快了日本无条件投降。
