Полёт «Энолы Гэй» проходил на редкость спокойно. Воздушную тревогу японцы не объявляли, жители Хиросимы уже привыкли к пролётам одиночных В-29 над городом. Самолёт вышел на цель с первого захода. В 8 ч 15 мин 19 с местного времени «Малыш» покинул бомбоотсек «Сверхкрепости». «Энола Гэй» развернулась на 155° вправо и начала со снижением на полной мощности моторов уходить от цели.
В 8 ч 16 мин 02 с, через 43 с после сброса, «Малыш» взорвался на высоте 580 м над городом. Эпицентр взрыва находился в 170 м к юго-востоку от точки прицеливания — моста Айой в самом центре города. Работа штурмана-бомбардира была безупречной.
Хвостовой стрелок сквозь тёмные очки наблюдал картину взрыва и две приближавшиеся к самолёту ударные волны: прямую и отражённую от земли. От каждой В-29 встряхивало, как от попадания зенитного снаряда. После 15 ч полёта все самолёты, участвовавшие в операции Сентеборд, вернулись на базу.
Результаты 15-килотонного взрыва превзошли все ожидания. Город с населением 368 тыс. человек был разрушен практически полностью. Убито 78 тыс. и ранено 51 тыс. человек. По японским, более достоверным, данным число погибших значительно больше — 140±10 тыс. человек. Основной причиной гибели людей были ожоги и, в меньшей степени, радиационное облучение.
Уничтожено 70 тыс. строений — 90 % всего города. Хиросима навсегда стала пугающим символом Третьей мировой войны, возможно, не состоявшейся только благодаря ей. Вместо описания ужасов бомбардировки достаточно взглянуть на фотографии разрушенного атомным взрывом города.
Вторая атомная бомбардировка была запланирована на 12 августа, но внезапно перенесена на 9 августа. Трумэн спешил, возможно он просто опасался, что Япония капитулирует раньше.
Многие историки, даже признавая целесообразность атомной бомбардировки Хиросимы для ускорения окончания войны и, в конечном счете, уменьшения её жертв, считают сброс второй бомбы преступлением. Между 6 и 9 августа прошло так мало времени, что американцы не могли даже узнать о реакции японцев на первую бомбу. Кстати, японское правительство, поначалу не поняло, что произошло в Хиросиме. Они получили доклад, что в Хиросиме произошло что-то ужасное, но что это было — оставалось неизвестным. Понимание пришло позже.
Что касается второй бомбардировки, то вероятно, помимо понятного желания испытать в боевых условиях бомбу более совершенного типа, американское руководство желало, чтобы японцы убедились: атомная бомба не одна, применяться они будут со всей решительностью, так что с капитуляцией следует поспешить. Об этом говорит любопытное послание, сброшенное с одного из самолётов сопровождения в день второй атомной бомбардировки. Оно было адресовано профессору — физику Сагане, известному как на Западе, так и в Японии, и подписано Альваресом и другими американскими физиками. В письме американские ученые просили Сагану употребить всё своё влияние, чтобы ускорить капитуляцию и избежать полного разрушения Японии атомными бомбами. Возможно, истинными авторами этого послания были американские спецслужбы. Самое интересное, что оно действительно было доставлено адресату, но к тому времени война уже закончилась.
Как бы то ни было, 9 августа 1945 г. в 3 часа утра с Тиниана стартовал В-29 со второй атомной бомбой — плутониевым «Толстяком».
Это был «Bock's Саг» под командованием майора Суини, который во время налёта на Хиросиму управлял самолётом сопровождения «The Great Artist». Место командира «The Great Artist» занял штатный командир экипажа «Bockscar» капитан Бок, которому самолёт был обязан своим прозвищем (игра слов: boxcar — товарный вагон). Конструкция «Толстяка» не допускала таких цирковых трюков, как сборка — разборка в полёте, поэтому самолёт взлетал с полностью снаряжённой бомбой. Основной целью была назначена Кокура, запасной — Нагасаки.
В отличие от рейда на Хиросиму, вторая атомная бомбардировка проходила очень тяжело. Началось с отказа бензонасоса, который делал невозможной выработку 2270 л топлива из дополнительного бака, подвешенного в заднем бомбоотсеке. Погода стремительно ухудшалась. В полёте над океаном исчез из видимости В-29 майора Гопкинса, который должен был фотографировать результаты взрыва. На этот случай было предусмотрено 15-минутное ожидание у берегов Японии. Суини кружил на месте встречи, соблюдая радиомолчание, целый час, пока в поле зрения не появился В-29, как выяснилось, — чужой… Самолёты метеоразведки сообщили о хорошей погоде как над Кокурой, так и над Нагасаки.