Dnia 6 sierpnia 1945 roku, tuż po godzinie 8 rano, specjalnie przystosowany bombowiec B-29 o nazwie "Enola Gay" dotarł do celu po pięciu i pół godzinach lotu z wyspy Tinian w Marianach i zrzucił bombę atomową na japońskie miasto Hiroszimę. Ukazał się oślepiający błysk, po czym uniosła się chmura w kształcie wielkiego grzyba, która przysłoniła nieszczęsne miasto. Dachy i asfalt topnieją od żaru, z ludzi pozostają tylko cienie. Niszczycielski podmuch burzy domy aż do fundamentów i wypycha rzeki z ich łożysk. Z ognistej kuli spadają czarne krople, ciężkie od popiołu i pyłów radioaktywnych. W promieniu kilometra wokół miejsca eksplozji nie pozostaje nic prócz spalonej ziemi. W ciągu kilku sekund w spustoszonym mieście ginie 71 000 ludzi.
Bombę zwaną "Little Boy", zrzucił z wysokości 9 500 m bombowiec B -29, którym dowodził pułkownik Paul Tibbets. Rozkaz zrzucenia bomby wydał prezydent Harry Truman, który objął to stanowisko po śmierci Roosevelta. Była to bomba uranowa o mocy 13 kiloton - jej zdolność niszczenia odpowiada 13 000 ton trotylu i jest równa sile rażenia 3 250 bombowców. Ogromna siła niszczenia bomby atomowej jest rezultatem współdziałania trzech czynników: żaru, podmuchu i promieniowania radioaktywnego. W chwili wybuchu powstaje olbrzymia kula ognia, a temperatura w jej wnętrzu dochodzi do kilku milionów stopni. Temperatura na powierzchni ziemi osiąga 3 000-4 000 st. C. W promieniu kilometra wokół epicentrum wybuchu wszystkie żywe istoty ulegają spaleniu. Pozostaje po nich zaledwie cienka warstewka popiołu. W znacznie większej odległości błysk niszczy siatkówkę oka u wszystkich patrzących w kierunku wybuchu, powodując trwałą ślepotę. W ten sposób wyzwala się około 36% całkowitej energii wybuchu. Bardzo wysokie ciśnienie, kilka tysięcy razy przewyższające ciśnienie atmosferyczne, porusza masy powietrza, powodując gigantyczny podmuch, porywający domy i masę szczątków, które stają się tym samym śmiercionośnymi pociskami. Eksplodujące cysterny, gazociągi i samochody wzniecają niezliczone pożary, które błyskawicznie rozprzestrzeniają się wśród ruin. Gaszenie jest niemożliwe z powodu braku wody i zniszczonych wodociągów. W podmuchu zawiera się około 50% energii wybuchu. Tysiące ludzi pada natychmiast ofiarą uwolnionego podczas wybuchu promieniowania radioaktywnego, które niszczy żywe komórki. Śmierć w chwili wybuchu nie była największym nieszczęściem. Dla tych, którzy przeżyli, zaczyna się potworna zbiorowa agonia. Wielu jest okropnie poparzonych, skóra schodzi z nich płatami. Poparzenia połączone z napromieniowaniem są śmiertelne. Wielu rannych, którzy mogliby przeżyć poparzenia lub promieniowanie, nie są w stanie oprzeć się łącznemu działaniu, ponieważ radiacja niweczy naturalne siły obronne organizmu. Inni umierają na skutek napromieniowania, rozproszonego w powietrzu, obecnego w wodzie i produktach żywnościowych. Ci, którym udało się uciec, powracają do miasta i nie wiedząc o istnieniu promieniowania radioaktywnego, przeszukują ruiny w nadziei uratowania resztek dobytku. W ten sposób wielu z nich umiera lub odczuwa poważne dolegliwości: mdłości, wymioty, biegunki, krwawienie. W ciągu następnych dwóch tygodni zmarło kolejne 12 000 osób, ale promieniowanie zabijało ludzi jeszcze przez dwa pokolenia. Pomnik w Hiroszimie wymienia 138 890 ofiar.

Dnia 9 sierpnia 1945 oku. o godzinie 3.00 nad ranem kapitan Sweenney, dowodzący bombowcem B-29 "Bock's car", startuje z bazy w Tinianie. W luku samolotu znajduje się śmiercionośny ładunek - bomba plutonowa "Fat Man". Celem jest Kokura, gdzie znajduje się wielki arsenał, jednak zasłania ją gruba warstwa chmur. Sweenney bierze kurs na Nagasaki, gdzie również warstwa chmur jest gruba, jednak przypadkiem tworzy się w niej prześwit, utrzymujący się wystarczająco długo, by umożliwić bombardowanie. O godzinie 11.01 czasu miejscowego miasto Nagasaki znika w chmurze atomowej. Bomba powoduje w jednej chwili śmierć 23 000 ludzi.
Dwa bombowce, dwie bomby, dwa miasta - 100 000 ofiar na miejscu i około 300 000 tych, którzy będą konać powoli z ran i padać ofiarami choroby popromiennej. Podczas posiedzenia Rady Wojennej premier Suzuki oświadczył, że jednym wyjściem dla Japonii jest natychmiastowe przyjęcie warunków kapitulacji takich, jakie ustalone zostały w Poczdamie, a które były wyjątkowo surowe. Poza bezwarunkową kapitulacją wymagano okupacji wojskowej państwa, demilitaryzacji i sądzenia zbrodniarzy wojennych. Rząd japoński przyjął warunki z zastrzeżeniem, że nie będzie ona podważać roli Cesarza ani należnej mu czci. Alianci przyjęli to zastrzeżenie. Dnia 15 sierpnia 1945 roku w południe cała Japonia zamarła. Po raz pierwszy w jej historii Cesarz zwracał się bezpośrednio do narodu, prosząc by "znieśli to, co jest nie do zniesienia". Dnia 2 września 1945 roku w Zatoce Tokijskiej na pokładzie krążownika Missouri gen. MacArthur przyjął formalną kapitulację Japonii.
Amerykanie w wojnie tej stracili 292 000 żołnierzy, co stanowiło 2% całości zmobilizowanego wojska, oraz około 5 000 ludności cywilnej. Po stronie japońskiej zginęło 1 300 000 żołnierzy (23% armii zmobilizowanej) oraz około 933 000 ludności cywilnej.