“小男孩”发威
一切都准备好了。 1945年7月25日，杜鲁门做出了一项重要的决定，如果日本拒绝接受波茨坦公告，就对日本使用原子弹。
美军最初的投掷目标达17个城市之多，广岛最终被定为首选。广岛是重要的军事要塞，而且是日本除京都外，当时未受美国空袭的最大的城市。
1945年8月5日早晨，有征兆表明，第二天将是个好天气。下午，原子弹“小男孩”被水压梯举起安装到位。这颗炸弹的外壳由黑钢片制成，重达4400公斤，像“一个延伸长的鳍状垃圾桶”。“小男孩”被配备好雷达、计时器和气压计，然后被安装到轰炸机上，用链条固定。
6日零点，最终指示下达。
执行任务的“恩诺拉·盖伊”号共有20名包括地勤在内的机组人员。驾驶员是蒂伯茨上校，投弹手是费雷比少校，军械师是帕桑斯海军上校，电子技术军官是杰普逊海军上尉。庞大的轰炸机为银色，机翼长43米，机身上的名字闪闪夺目——Enola Gay，是以蒂伯茨上校的母亲命名的。
蒂伯茨提醒机组人员要使用护目镜。据天气预报称，广岛黎明有风，天气晴朗。由于要在凌晨2点45分出发，他们没睡好。 2点27分，引擎发动，飞机负重6800千克，有点超重，但它顺利通过了两英里长的跑道。在塞班岛上空，帕桑斯和杰普逊爬进舱内完成炸弹的组装。上午8点50分，他们进入日本领空，高度为9500米，离广岛已经很近了。
广岛居民看到了两架飞机，但不以为意，街上有人在照常行走。广岛时间上午8点15分，由定时器和气压计扣动扳机，原子弹爆炸了。
在起飞之前，飞行员曾询问一位科学家，如何才能最快地离开投弹点，得到的答案是最大可能地急转弯，沿切线飞离目标。所以当原子弹在广岛上空1000米爆炸时，轰炸机已飞到11英里以外，但它如同被高射炮击中一般摇晃并吱吱嘎嘎作响。
蒂伯茨回忆说，“广岛原子弹没有形成蘑菇云。它形成的东西，我们称之为一条细绳。它往上冲，漆黑漆黑的，有光亮和颜色，里面有白光和灰色，顶部就像折起来的圣诞树。 ”另一名飞行员将场景比作“燃烧黑色石油的锅”。
爆炸过后是死一般的寂静。接下来，地狱般的景象惨不忍睹：气温高达2980℃，爆炸附近的受害者瞬间蒸发，昏迷中的幸存者像梦游一样行走，他们被撕破的皮像破布一样在肉上垂着。木屋、公园、树在猛烈的爆炸中熊熊燃烧。河里漂浮着烧焦了的尸体。一刹那间，广岛这座城市不复存在了。
日本投降
1945年8月7日，日军总参谋部副部长河边接到一份让他不理解的情报：“广岛市在一刹那间被一颗炸弹全部毁灭了。 ”他请来了日本著名的原子科学家西名吉尾，他曾经是量子物理奠基人玻尔的学生。西名刚进门，河边就问他：“你能不能在6个月内造出一颗原子弹来，如果情况允许，我们可以坚持这段时间。 ”西名告诉他，这是做不到的，因为日本没有铀，也缺乏其他的必要条件。
战时，美国没有花费太多的精力去获取日本在原子能发展方面的情报，因为他们认为日本的可用人才不足以完成这样的项目，此外，日本也缺少原料。他们的判断是对的，尽管日本也在进行原子能研究，但远远落后于美国。
8月7日下午，西名由军方派往广岛去查看那里的毁坏情况，在东京街头，发生了一件让他记忆深刻的事情。天上出现了一架B-29轰炸机（和装原子弹飞机同一机型），由于军方保密，市民们对这架看似掉队的飞机毫不在意，而西名和他的学生赶紧跑去找防空洞，羞愧和懊恼折磨着他的心灵。
8月9日，美军又在长崎投下一颗原子弹，长崎是日本最大船舶制造和修配中心之一。长崎遭原子弹轰炸给了日本一个印象，即美国还有更多的原子弹将要使用。第二天，日本就开始了投降谈判。
1945年8月11日，美国电台广播说：“日本政府提出无条件投降。”这个消息引起了原子弹实验室基地惊喜，现在可以证明，他们的工作制止了继续的流血战争。 11日晚，他们举行了一场大联欢，许多人喝得醉醺醺的。
“恩诺拉·盖伊”号的命运
广岛原子弹爆炸造成了超过7万人死亡，在世界引起了轩然大波，参与投弹的飞行员受到谴责，参加了两次对日本原子弹轰炸的飞行员美国空军少将查尔斯·斯文尼后来发表了公开声明：“感谢上帝使我们拥有原子武器，而不是日本和德国。科学有其自身的逻辑，迟早会有人设计出原子弹。科学不能被否定，它总会找到途径来证明自己的力量。关于制造原子弹是否明智的问题，终将被原子弹已被制造出来这一事实所压倒。 ”
1949年“恩诺拉·盖伊”号退役，被赠送给史密森尼学会。 1953年后，它一直被露天保存在华盛顿附近的安德鲁斯空军基地。 1960年，工作人员开始拆解这个巨型飞行器，一年后它被移至学会位于马里兰州苏特兰市的保罗·盖博修复储存基地。复原工作始于1984年，前后共耗用30万个工时，相当于100个人每天24小时不间断工作连续干了125天。最后的装配工作于2003夏天完成，并于当年12月15日向公众展出。
航空航天博物馆馆长戴利说，由于大家的辛勤工作，未来的几代人都可以亲身感受这架飞机在二战中及人类历史上无可变更的重要性。这架翼展43米、长30米、高9米的庞然大物全身被擦得锃亮，一点也看不出它已近60岁高龄。