美国陆军部长史汀生后来回忆说，此时除了按照《波茨坦公告》所述动用美国全部武装力量消灭日军并摧毁日本外，他别无选择。他补充道:“原子弹是实现这个目的的最佳武器。”
7月29日，斯帕茨将军致电华盛顿:“据战俘报告，广岛是4座目标城市中唯一没有战俘营的。”次日华盛顿回电:“指定目标不作更改。但如果您确信情报可靠，则应优先考虑广岛。”
1945年8月6日凌晨2点45分，B—29轰炸机“伊诺拉?盖伊”号的副驾驶开动了发动机。为节省燃料，飞机在5000英尺高的低空向目标飞行。7点30分，飞机开始了耗时45分钟的爬升，最后飞抵了1万米高空。先行派出的气象侦察机报告广岛的天气适宜投弹。于是机长蒂贝茨下令飞机向广岛飞行。
空中不见日本战斗机的踪影，B—29轰炸机也未遭到高射炮火的阻截。在广岛上空，投弹手瞄准了市中心的相生桥。8点15分前的几秒钟，报务员对护航机发出了最后警告:“15秒后投弹。”片刻之后，弹舱门开启，原子弹向大地坠落。
当地时间8点16分，爆炸当量为12500吨TNT炸药的“小男孩”在离相生桥不到200米位置上爆炸。
强光刺得机组人员睁不开眼，冲击波使B—29的机身如同受到高射炮射击一般剧烈晃动。后来机长蒂贝茨如此形容这一刻:“我们转过身，向广岛望去。这座城市消失在恐怖的巨大蘑菇云里。”
