Η ατομική βόμβα με την οποία οι Αμερικανοί έπληξαν τη Χιροσίμα στις 6 Αυγούστου 1945, δεν είχε δοκιμαστεί. Κανείς δεν γνώριζε την ισχύ της. Το αποτέλεσμα ήταν σοκαριστικό. Μία ολόκληρη πόλη ισοπεδώθηκε. Η ανθρώπινη σάρκα έλιωσε σε ακτίνα πολλών χιλιομέτρων από το σημείο της ρίψης και χιλιάδες άνθρωποι έχασαν ακαριαία τη ζωή τους. Χειρότερα για όσους επιβίωσαν της πρωτοφανούς αυτής επίθεσης, καθώς η ακτινοβολία της ραδιενέργειας είχε ως αποτέλεσμα φρικτούς πόνους, παραμορφώσεις, κόλαση.
Τη ρίψη της έκανε ο σμήναρχος Πολ Τίμπετς, κυβερνήτης ενός αεροσκάφους Β-29 της Αεροπορίας Στρατού, στο οποίο είχε δώσει το όνομα της μητέρας του, «Ένολα Γκέυ». Υπολογίζεται ότι επιτόπου σκοτώθηκαν περίπου 70.000 άνθρωποι, στην πλειονότητά τους, άμαχοι. Πολύ περισσότεροι πέθαναν αργότερα ή έπαθαν σημαντικές βλάβες στην υγεία τους εξ αιτίας της ραδιενέργειας. Από την πόλη διασώθηκε μόνο ο θόλος (από μπετόν) και ο σκελετός του κτιρίου που τον στήριζε. Ο θόλος υπάρχει και σήμερα, όπως ακριβώς απέμεινε μετά την έκρηξη, και έχει χαρακτηριστεί Μνημείο Παγκόσμιας Κληρονομιάς από την UNESCO.
Τρεις μέρες αργότερα, στις 9 Αυγούστου 1945, οι ΗΠΑ έριξαν τη δεύτερη πυρηνική βόμβα στο Ναγκασάκι. Αυτή τη φορά, η βόμβα ήταν άλλου τύπου και χρησιμοποιούσε ως σχάσιμο υλικό το πλουτώνιο. Αυτή είχε λάβει το προσωνύμιο “Fatman” (Χοντρός) απο το εργαστήριο κατασκευής της. Αρχικός στόχος ήταν η ιαπωνική πόλη Κοκούρα (Kokura), επειδή όμως το νησί Κιουσού, στο οποίο βρίσκεται, ήταν καλυμμένο από πυκνή ομίχλη, ο επικεφαλής της αποστολής ταγματάρχης Σουέινι, ακολουθώντας το σχέδιο, υποχρεώθηκε να στραφεί στον “εφεδρικό” στόχο, την πόλη Ναγκασάκι. Η έκρηξη ήταν ακόμη σφοδρότερη από την προηγούμενη και σχεδόν διέλυσε το Β-29 του Σουέινι, το οποίο μόλις που πρόλαβε να προσγειωθεί στην Οκινάβα. Ωστόσο, λόγω της γεωγραφικής θέσης του Ναγκασάκι, τα αποτελέσματά της στο έδαφος ήταν λιγότερο καταστροφικά από αυτά της βόμβας στη Χιροσίμα, αν και οι συνέπειες της ραδιενέργειας ήταν εξίσου θανατηφόρες.
Οι δύο αυτές ρίψεις έγιναν με προσωπική απόφαση του τότε προέδρου των ΗΠΑ Χάρι Τρούμαν. Για να πραγματοποιηθούν, ο διοικητής της μοίρας της Αεροπορίας Στρατού Σπατζ, στην οποία ανήκαν τα αεροσκάφη, ζήτησε έγγραφη τη διαταγή από την πολιτική ηγεσία «αρνούμενος να σκοτώσει ίσως 100.000 άτομα με προφορικές μόνον εντολές». Η διαταγή πράγματι του στάλθηκε εγγράφως με τις υπογραφές του υπουργού Εσωτερικών Τζορτζ Μάρσαλ και του υπουργού Στρατιωτικών Χένρι Στίμσον. Η τελική απόφαση, σύμφωνα με το Σύνταγμα των ΗΠΑ, έπρεπε να ληφθεί μόνον από τον πρόεδρο. Όπως και έγινε.
Ο αρχικός αριθμός των θυμάτων που πέθαναν ακαριαία από τη ρίψη των βομβών υπολογίζεται σε περίπου 70.000 στη Χιροσίμα και 40.000 στο Ναγκασάκι. Όμως οι ολέθριες συνέπειες της πυρηνικής ακτινοβολίας τους επόμενους τέσσερις μήνες αύξησαν τον αριθμό των νεκρών σε 90.000-166.000 στη Χιροσίμα και 80.000 στο Ναγκασάκι. Μέχρι το 1950 ο απολογισμός των θυμάτων είχε φτάσει τα 200.000 θύματα.
Οι δυο βόμβες είχαν κατασκευαστεί στο πλαίσιο του Σχεδίου Μανχάταν, του αμερικανικού προγράμματος για την κατασκευή ατομικής βόμβας. Υπήρξε η πρόταση από Αμερικανούς επιτελείς να εκτελεστούν κι άλλοι ατομικοί βομβαρδισμοί της Ιαπωνίας, είναι άγνωστο όμως αν κάτι τέτοιο τελικά θα συνέβαινε, καθώς η Ιαπωνία παραδόθηκε στους συμμάχους στις 15 Αυγούστου 1945, δυο μέρες πριν την ολοκλήρωση της κατασκευής της επόμενης βόμβας και έξι ημέρες μετά τον βομβαρδισμό στο Ναγκασάκι.