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。离中央远一点的地方，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，但不是被严峻烧伤，就是双目被烧成两个窟窿。在16公里以外的地方，人们仍旧可以感到闷热的气流。
但是，广岛的事件并未使日本立即同意接受波茨坦最后通牒，即无条件投降。他们竭力掩盖广岛事实真相，对外宣称是有一枚陨石陨落在广岛市。并认为美军只有一颗原子弹，还把希望寄托在苏联的调停上。但1945年，日本从苏联领导人那里得到的回答是：日本仍在继承着战役，拒绝接受《波茨坦公告》，因此，日本政府哀求苏联调停的建议已失去一切根据。苏联政府遵守对联合国的义务，接受联合国的要求，公布从8月9日起对日宣战。就在苏联出兵这天的上午11时30分，美国又在日本长崎投下第二颗原子弹。长崎全城27万人，当日便死去6万余人，从而加速了日本无条件投降。
1945年8月15日，日本天皇发布投降诏书公布投降。
1945年9月2日，在东京湾“密苏里”号战列舰的甲板上，日本外相重光葵和参谋总长梅津美治郎在投降文件上签字。签字的时间是9点过4分。接着，西南太平洋战区总司令道格拉斯·麦克阿瑟签字。他代表美国、中国、英国和苏联及与日本作战的其他国家接受了日本的投降。
1945年8月5日，蒂贝斯上校召集“509小组”全体人员开会，这是一次交底会。他第一次公布，“509小组”之所以练习10个月，是为了在日本投掷一颗炸弹，但它不是一颗普通炸弹，而是相称于两万吨TNT能量的原子弹。82号B-29型轰炸机将由蒂贝斯上校担任正驾驶，原来的正驾驶罗伯特-刘易斯为副驾驶。机组人员中无一人了解原子弹的构造，技术专家柏森斯上校奉命随机飞行，一旦没有完成任务时被捕，柏森斯应立即自尽。原子弹被装上82号机。随82号机一同行动的还有五架B-29型轰炸机，其中两架负责侦探，三架随时报告天气情况。然后根据天气情况确定轰炸地点--广岛、长崎或小仓。8月6日凌晨2时40分，“509小组”预备起飞，82号机临时命名为“依诺阿盖依”号，这是蒂贝斯的母亲的名字。飞机滑出了跑道，升空。柏森斯上校爬入弹舱，打开原子弹的保险装置，装上引爆器。从装上引爆装置那一刻起，用丘吉尔事后的话来说，82号机上装了一个“愤怒的基督”，再过几个小时，他就要降临人世了。7时，天空一片晴朗。7时30分，为投弹做预备。因此可以确定把原子弹扔到哪儿了，广岛和长崎相距不远，前者在本州岛的西部，后者在九州岛西北。目标：广岛。7时35分，伴随“依诺阿盖依”号的两架“509小组”飞机迅速离开。8时正，“依诺阿盖依”号机组人员戴上了厚厚的墨镜，这是为了防止强光的伤眼睛。8时16分，原子弹被投出弹舱。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。