Город Хиросима располагался в широкой равнине дельты реки Ота, которая втекая в море семью протоками делит город на 6 островов, вдающихся в Хиросимский залив. Город стоял почти полностью в низине, лишь немного выше уровня моря; к северо-западу и северо-востоку возвышаются холмы, высотой до 700 футов. Единственный холм в восточной части города около полумили в длину и 221 фут в высоту до некоторой степени препятствовал распространению разрушений, остальной город был полностью незащищен от бомбы. Площадь Хиросимы составляла около 26 кв. миль, из них только 7 были полностью застроены. Там не было явно выделенных коммерческих, промышленных и жилых кварталов. 75% населения проживало в плотно застроенном районе в центре города. Хиросима имела важное военное значение. В ней располагался штаб 2-й армии, занимавшейся обороной всей южной Японии. Город был узлом связи, перевалочным и сборным пунктом для войск. По словам донесения из Японии "Может быть более тысячи раз с момента начала войны провожали хиросимские жители с криками "Банзай!" отплывающие от причала войска". В центре находился ряд как железобетонных так и легких зданий. Пространство вне центра города было переполнено маленькими деревянными мастерскими среди множества японских домиков; несколько больших производств находились невдалеке от окраины города. Дома были деревянными с черепичными крышами. Множество промышленных построек тоже были деревянными каркасными конструкциями. Целиком город представлял легкую добычу для огня.

26 июля крейсер «Индианаполис» доставил атомную бомбу «Малыш» на остров Тиниан (на обратном пути крейсер был атакован подводной лодкой и погиб почти со всем экипажем). В начале августа все было готово к операции, ждали благоприятной погоды. С экипажами провели инструктаж, показали фотографии с испытаний. Впечатленные летчики поняли смысл необычного маневра ухода после сброса бомбы. Осознав историческую роль, отведенную подразделению, гордясь ею, командир авиаполка полковник Тибетс дал своему самолету имя «Энола Гей» - в честь своей матери. 6-го августа ударная группа взлетела с Тиниана. Корпус атомной бомбы, находящейся в бомболюке «Энолы Гей», был покрыт множеством как шутливых так и серьезных лозунгов. Среди них была надпись «от парней с «Индианаполиса». Предпочтительной целью была Хиросима. Кроме того, что там находился штаб армии и 25-тысячный гарнизон, ее размеры, расположение, площадь застройки позволили впоследствии точнее установить поражающие факторы бомбы. Самолеты-разведчики вылетели заранее, чтобы оценить метеообстановку в районе основной и запасных целей. Убедившись в хорошей погоде над Хиросимой, майор Изерли дал радиограмму Тибетсу. «Энола Гей» взяла курс на Хиросиму.

6 августа около 8 часов утра над Хиросимой появились два бомбардировщика «Б-29». Сигнал тревоги был дан, но, видя, что самолетов мало, все подумали, что это не крупный налет, а разведка. Около часа до этого, японские радары дальнего обнаружения зафиксировали приближение нескольких американских самолетов, следовавших к южной части Японии. Было выдано предупреждение и радиограмму приняли во множестве городов, среди них и в Хиросиме. Самолеты приближались к побережью на очень большой высоте. Приблизительно в 8:00 оператор радиолокатора в Хиросиме определил, что число подлетающих самолетов очень мало - вероятно, не более трех - и воздушная тревога была отменена. По обычному радио прозвучало предостережение для людей спуститься в убежища, если B-29 действительно появятся, но после рекогносцировки налет не ожидался. Люди продолжали работу, не заходя в убежище, и разглядывали вражеские самолеты. Когда бомбардировщики достигли центра города, один из них сбросил небольшой парашют, после чего самолеты улетели прочь. Немедленно после этого, в 8 часов 15 минут, раздался оглушительный взрыв, который, казалось, в одно мгновение разорвал небо и землю. Бомба взорвалась ослепительной вспышкой 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.

Ослепительная вспышка и страшный грохот разрыва — после чего весь город покрыли огромные тучи дыма. Среди дыма, пыли и обломков один за другим вспыхивали деревянные дома, до конца дня город был объят дымом и пламенем. И когда, наконец, пламя улеглось, весь город представлял собой одни развалины. Это было ужасное зрелище, которого до сих пор не видела история. Всюду громоздились обугленные и обожженные трупы, многие из них застыли в той позе, в которой их застал взрыв. Трамвай, от которого остался один остов, был набит трупами, державшимися за ремни. Многие из тех, кто остался в живых, стонали от ожогов, покрывавших все тело. Повсюду можно было столкнуться со зрелищем, напоминавшим сцены из жизни ада.

Одна эта бомба, мощностью 20 тыс. тонн тротилового эквивалента, взорвавшаяся на высоте 600 метров над городом, в одно мгновение разрушила до основания 60 процентов города Хиросима. Из 306545 жителей Хиросимы пострадало от взрыва 176987 человек. Погибло и пропало без вести 92 133 человека, тяжелые ранения получили 9 428 человек и легкие ранения — 27 997 человек. Эти сведения были опубликованы в феврале 1946 г. штабом американской оккупационной армии в Японии. Стремясь уменьшить свою ответственность, американцы, насколько возможно, занизили число жертв. Так, при подсчете потерь не было учтено число убитых и раненых военнослужащих. Кроме того, надо иметь в виду, что многие и тяжело и легко раненные через несколько дней, месяцев или даже лет погибли от лучевой болезни. Поэтому в действительности число погибших, по-видимому, превышает 150 тыс. человек. Различные здания в радиусе 2 километров от эпицентра взрыва были полностью разрушены, а в радиусе 12 километров подверглись более или менее значительным разрушениям. Люди погибали или получали сильные ожоги в пределах 8,6 километра, деревья и трава обуглились на расстоянии до 4 километров. В результате взрыва и последовавших вслед за ним пожаров было превращено в пепел до 9/10 всех домов города, которых насчитывалось 95 тысяч. Никогда в прошлом человеческое воображение не могло представить подобных размеров ущерба и подобной жестокости. На город пролился черный дождь, который не мог затушить пожары и лишь усилил панику. Спасательные работы, оказание медицинской помощи в первые часы затруднялись пожарами и разрушениями инфраструктуры. Точное число жертв, вероятно, никогда не будет установлено - считать было некому. От тех, кто был вблизи эпицентра, не осталось ничего – взрыв буквально испарил людей.