1945年5月8日德国投降后，日本依然在太平洋战场上负隅顽抗。7月16日，美国第一颗原子弹爆炸成功。此时，以美国陆军部长史汀生为首的临时委员会和参谋长联席会议认为：虽然日本败局已定，但其陆军在本土尚有200～300万人，在中国还有同样数量的兵力，其空军尚存各型飞机6000～9000架，而且日本大本营正在积极准备“本土决战”，美军登陆日本将付出巨大的代价。如果美国使用原子弹迫使日本丧失抵抗意志，不待美军登陆就投降，则可避免50万美国人丧生。于是，史汀生与临时委员会一起向杜鲁门总统提出建议：尽快用原子弹轰炸日本具有军事和非军事双重性的目标。突袭的具体目标拟定为广岛、长崎和小仓。杜鲁门思量再三终于采纳了史汀生的建议，决定对日本进行核突袭。于是，美国陆军航空兵的核突击部队——第509混合大队被派往太平洋的提尼安岛执行这次非同寻常的任务。第一次原子弹突袭以广岛为主要目标，小仓和长崎为预备目标；第二次以小仓为主要目标，长崎为预备目标。

　　一、“小男孩”首袭广岛

　　执行第一次袭击任务的是蒂贝茨上校指挥的美陆军航空兵第509混合大队。为完成任务，该部队从1944年开始训练，多次在日本上空进行模拟投掷演练。1945年7月25日，美国当局下达了作战指令：8月3日以后，只要气象条件允许目视轰炸，第509大队即可开始对日本投掷第一颗原子弹。

　　1945年8月6日凌晨，日本广岛市天空晴朗，阳光明媚，执行任务的6架B-29型轰炸机从马里亚纳群岛的提尼安岛起飞。载机“埃诺拉•盖伊”号携带取名“小男孩”的4吨重铀弹，另外还有气象侦察机、携带测试仪器的“空中实验室”和照相侦察机等协同。上午7点9分，广岛地区日军第二军总司令部发出警报，美军侦察机迅速离去，7点半解出警报。广岛市内车来人往，络绎不绝。就在这人们感到太平无事的时刻，蒂贝茨上校接到前方气象侦察机发回的电讯，广岛上空的云量为“二”，“目标清楚”，完全适于目视轰炸预订的主要目标。他当机立断，实施原计划第一方案：轰炸广岛。

　　8时15分，载机飞到广岛上空，这对于已习惯了空袭的广岛市民来说，美轰炸机的来临并不意味着什么，市民们有的在正常工作，有的在家里干活，有的还在街上散步，甚至还有好奇的人仰看飞机投下的带降落伞徐徐下落的究竟是什么东西。原子弹在离开弹舱后50秒钟到达666米高空时爆炸了，发射出令人目眩的强烈的白色闪光，随即是震耳欲聋的大爆炸。顷刻之间，一团酷似蘑菇状的烟云开始上升，全市立即被这黑暗的烟云所淹没。原子弹爆炸后，强烈的光芒使人双目失明，冲击波形成的狂风所到之处，把所有的东西都摧毁殆尽。直接处在爆心投影点下的人和物，在1亿度的高温下全部化为灰烬，没有留下任何痕迹。爆心周围12平方公里内的建筑物全被摧毁，离中心远一些的地区，可以看到在一霎那间被烧毁的男人、女人和儿童的残骸，建筑物被炸毁或震倒。更远的一些地方，有些人虽然侥幸活着，却已严重烧伤，一些人的双眼被烧成了两个窟窿。在16公里以外的地区，人们仍然感到灼热的气流。由于市民没有防原子知识，当原子弹爆炸后放射性沾染还很严重的情况下，就到受炸地区行走，同时因为救护机构被摧毁，受伤人员没有得到及时救治，致使死亡率大大增加。广岛化为焦热的火海被摧毁了，全市房屋被毁62.8%，炸死7.8万人，炸伤3.7万人，死伤人数占广岛当时实际人口24万的48%。轰炸后16小时，美国总统杜鲁门发表声明，宣布使用了原子弹，敦促日本无条件投降。

　　二、“胖子”再袭长崎

　　原子弹突袭16小时后，杜鲁门总统发表声明，警告日本政府，“这是原子弹”。并敦促日本政府无条件投降，否则将遭到“来自空中的毁灭”。美国武装部队电台马上对日广播，“原子弹已把广岛摧毁，更多的原子弹将接踵而来”，并向日本空投了数百万张传单向日本发出警告：美国最新研制成功的“一颗原子弹的威力就相当于2000架B-29巨型轰炸机执行一次任务所携带炸药的威力”，“你们赶快结束战争”，否则“我们将坚决使用这种炸弹和所有其他超级武器来加速结束战争”。8月7日和8日，美国第21轰炸航空兵联队司令李梅将军先后追加了152架和375架B-29轰炸机，对日本城市发起更猛烈袭击，但日本政府仍无意投降。为此，美国当局决定8月9日对日本实施第二次原子弹袭击，目标选定为长崎。

　　8月9日，当地时间凌晨2点56分，载着“胖子”的飞机起飞了，目标直指长崎。10点50分，轰炸机飞临长崎上空，发现在1800～2400米高度，云量为“八”，只能进行雷达轰炸。几分钟后，飞机从西北方向进入投弹识别点。30秒钟的投弹信号响了，弹舱门“咯嗒”一声打开。投弹手目光穿过云层裂隙，看到下面不是第一个轰炸目标——三菱重工业公司长崎造船厂，而是第二个轰炸目标——三菱重工业公司长崎兵器制造厂，便立即改用目视轰炸，于当地时间10点58分将“胖子”投出了舱外。弹舱门“咯嗒”一声锁上了。“胖子”跳出弹舱后，穿云直下，于当地时间11点01分在离地500米空中爆炸了，顿时形成了一个闪烁的火球。在长崎投掷的原子弹爆炸后形成的蘑菇状云团，爆炸产生的气流、烟尘直冲云天，高达12英里多。机上所有人员都看到了这个形如“胆囊”的火球悬在长崎上空，从“胆心”向上喷出沸腾的“胆汁”，行成一条巨大的彩虹。几分钟后，机上人员从20公里外看到一个擎天蘑菇烟云，吞没了整个长崎城。

　　美国原子弹突袭对广岛和长崎造成了巨大的毁伤。广岛市区80%的建筑化为灰烬，64,000人丧生，72,000人受伤，伤亡总人数占全市总人口的53%。长崎市60%的建筑物被摧毁，伤亡86,000人，占全市总人口的37%。两颗原子弹产生的巨大杀伤威力，对日本朝野上下产生重要影响，许多人慌恐不安，吓得惊恐失措。1945年8月15日，在长崎遭受原子弹轰炸的第6天，日本终于宣布无条件投降，第二次世界大战至此降下帷幕。核武器在战争的使用揭开了世界军事史上核时代的序幕，对战后国际政治和各国军事战略产生了深远的影响。