„Little Boy” wybuchł o 8:16:02 (czasu Hiroszima), 43 sekundy po zrzuceniu z „Enoli Gay”, 580 metrów nad dziedzińcem szpitala Shima, 240 metrów na południowy wschód od mostu Aioi, w który celował bombardier Thomas Ferebee. Wybuch miał siłę ok. 16 kiloton TNTKerr et al 2005, s. 42–43.. Nad centrum miasta zaczął formować się gigantyczny słup dymu, przybierający kształt grzyba. Jego wysokość sięgała kilkunastu kilometrów. Szacuje się, że zginęło około 30% populacji miasta (70–90 tys. mieszkańców), a liczba ta do dziś jest sporna. Z 76 tys. budynków w Hiroszimie, 70 tys. zostało zburzonych lub uszkodzonych, w tym 48 tys. całkowicie.
Nagasaki Zrzucenie bomby na Hiroszimę nie doprowadziło do bezwarunkowej kapitulacji Japonii (silne stronnictwo wojskowych w Tokio przekonywało cesarza, że Amerykanie dysponowali tylko jedną bombą). Amerykanie zdecydowali więc o kontynuowaniu „nalotów atomowych”. Dodatkowym czynnikiem motywującym do szybkiego zakończenia wojny z Japonią były szybkie postępy ofensywy radzieckiej w Mandżurii.