За час до бомбардировки в намеченные районы впереди взлетевшего самолета-носителя В-29 «Энола Гэй» вышли три разведчика погоды. На удалении 6-7 км от самолета-носителя следовал самолет с аппаратурой, регистрирующей параметры ядерного взрыва. В 70 км шел бомбардировщик, который фотографировал результаты взрыва. Система ПВО Японии обнаружила бомбардировщики, но из-за их малочисленности воздушная тревога, объявленная в Хиросиме, вскоре была отменена. Не оказали противодействия воздушному противнику также японские истребители и зенитная артиллерия. В 8 часов 15 минут с высоты 10 тысяч метров на Хиросиму была сброшена атомная бомба «Малыш», взорвавшаяся на высоте 600 метров. В результате были убиты и пропали без вести около 200 тысяч человек, ранены и подверглись радиоактивному облучению около 160 тысяч человек. Подавляющее большинство погибших были мирными гражданами. Пожары продолжались в течение многих часов в радиусе четырех километров от эпицентра взрыва. Из 90 тысяч домов 62 тысячи были полностью разрушены.