27 апреля состоялось первое заседание Комитета по целям (Target Committee), который предложил следующие варианты объектов для атомной бомбардировки: Иокогама, Нагоя, Осака, Кобе, Хиросима, Кокура, Фукуока, Нагасаки, Сасебо и другие — всего 16 крупных городов. Рассматривался также вариант демонстрационного взрыва над Токийским заливом, но интереса у собравшихся он не вызвал. В дальнейшем цели неоднократно менялись, членами Комитета то обуревал гуманизм (военный министр Стимпсон вычеркнул из списка Киото, древнюю столицу Японии, имевшую большое культурное значение), то кровожадность — госсекретарь Бирнс ответил отказом на предложение предупредить мирное население путем сброса листовок за сутки до удара (это позволило резко сократить жертвы во время бомбардировок промышленных районов, примыкавших к кварталам городов). Бирнс же настоял на том, чтобы в качестве целей выбирались густонаселенные кварталы с преимущественно малоэтажной, лучше деревянной застройкой и не защищенные холмами.
К весне 1945 года 15 первых В-29 «Силверплейт» были приняты ВВС. 26 апреля «Скаймастеры» 320-й АЭ начали увозить имущество и личный состав 509-й САГ на остов Тиниан, входящий в Марианский архипелаг в Тихом океане. Оттуда до Токио было чуть меньше 2500 км.
На гигантском аэродроме (а он в те дни интенсивно использовался чуть не всеми типами самолетов USAAF) была сооружена позиция подготовки бомбы. Носители выполнили первые тренировочные полеты с новой базы 29 мая. А 16 июля прибыл первый атомный заряд. Было выбрано несколько потенциальных целей, которые специально не подвергались массовым бомбардировкам. Расчет делался на то, что японцы оттянут оттуда средства ПВО для защиты других объектов, да и хотелось посмотреть — а действительно ли достаточно всего одной бомбы?
Подготовка экипажей, сборка обеих бомб, проверка их систем и систем самолетов-носителей, установка на самолеты сопровождения аппаратуры наблюдения были завершены в первых числах августа 1945 года. Командиром экипажа, которому выпало совершить первую в истории человечества атомную бомбардировку, стал командир 509-й САГ Пол Тиббетс. Он выбрал самолет В-29-45-МО борт «82» N» ВВС 44-8629, закрепленный за экипажем Роберта Льюиса. Тиббетс назвал его “Enola Gay” Он был любящим сыном — это было имя его матери, хотя Льюис говорил ему, что потом он пожалеет об этом.
А в Америке все решали — бомбить или не бомбить, и если бомбить — то что и когда? Наконец, решение было принято. Читая обтекаемые формулировки стенограмм заседаний Комитета, трудно сказать, кто именно настоял на нем, скорее всего не Трумэн или Стимпсон, и не военные, а все тот же Бирнс. Именно он возглавил Временный комитет (Interim Committee), которому было поручено планирование и выполнение самой операции. Именно он 1 июня потребовал ускорить подготовку бомб, с тем, чтобы применить их как можно быстрее.
В воскресенье 5 августа началась предполетная подготовка шести самолетов В-29. Кроме «Энолы Гей», на задание отправлялись самолет-измеритель “The Great Artiste” майора Чарльза Суини (в нашей литературе наименование этого самолета обычно переводят как «Великий Художник»), а также еще один В-29, “Necessary Evil”, или «Необходимое Зло», командир — 1-й лейтенант Норман Рэй, предназначавшийся для фото- и киносъемки акции.
Шестого августа в 01:37 с аэродрома Тиниан начался подъем разведчиков погоды. В 02:45 оторвался от взлетной полосы и ушел в тропическую ночь первый самолет ударной группы. По данным метеоразведки, была выбрана цель атомной атаки — Хиросима. Около 09.00 экипаж увидел Японию. Оператор средств РЭБ доложил, что облучение самолета РЛС противника не зафиксировано, члены экипажа осмотрели свои сектора — опасности нет. Командир двинул РУДы, самолет стал разгоняться и набирать высоту. Тренировки не пропали даром — штурман, капитан Льюис, без проблем нашел цель, Тиббетс заложил над городом крутой правый вираж и в 9 часов 15 минут и 17 секунд штурман-бомбардир Теодор Ван-Кирк нажал на кнопку «сброс».
После 43 секунд падения бомба взорвалась на высоте 1850 футов над мостом Аои в одном из центральных районов Хиросимы. Мощность составила 12,5-18 кт, а наиболее вероятной считается цифра 15 кт ТЭ.
Разведка 20-й Воздушной Армии и объединенная армейская разведка USS сразу же начали сбор информации о реакции на атомную бомбардировку в Японии, и оказалось, что она слабее ожидаемой.