Раніцай 6 жніўня 1945 года амерыканская авіяцыя падвергла атамнай бамбардзіроўцы Хірасіму. У якасці цэлі гэты горад быў выбраны невыпадкова. Размяшчэнне на раўніне, акружанай пагоркамі, нізкая забудова і лёгкаўзгаральныя драўляныя будынкі — усё гэта дазваляла дамагчыся максімальнага ўрону.

У 08:15 па мясцовым часе на Хірасіму была скінута атамная бомба Little Boy («Малыш») з уранавым зарадам, тратылавы эквівалент якога складаў каля 20 тыс. т. За гадзіну да бамбардзіроўкі ў намечаныя раёны наперадзе самалёта-носьбіта выйшлі тры разведчыкі надвор’я. На аддаленні ад самалёта-носьбіта накіроўваўся самалёт з апаратурай, якая рэгіструе параметры ядзернага выбуху. Таксама на аддаленні ішоў бамбардзіроўшчык для фатаграфавання вынікаў выбуху.

Першасныя фактары (ударная хваля і светлавое выпраменьванне) выклікалі разбурэнне практычна ўсіх будынкаў у радыусе чатырох кіламетраў ад эпіцэнтра выбуху. У раёне эпіцэнтра ўсё ўмомант ператварылася ў попел. З-за ветру ўтварыўся вогненны шторм, з-за якога з 90 тыс. будынкаў згарэла каля 62 тыс. Людзі, якія знаходзіліся бліжэй за ўсё да эпіцэнтра выбуху, загінулі імгненна, іх целы ператварыліся ў попел. З-за светлавога выпраменьвання на сценах адбіліся сілуэты чалавечых цел. Гэты эфект, які ўзнікае пры ядзерным выбуху, пасля атрымаў назву «Цені Хірасімы».

У момант выбуху, паводле розных ацэнак, загінулі ад 70 да 100 тыс. чалавек. Аднак гэта быў толькі пачатак. У наступныя гады дзясяткі тысяч памёрлі ад прамянёвай хваробы. Агульная колькасць ахвяр на сёння складае каля 300 тыс. чалавек.

Трагедыя Хірасімы і эфект ад атамнай бамбардзіроўкі, зарэгістраваныя і заснятыя амерыканскімі ВПС, здавалася б, павінны былі прымусіць усвядоміць яе маштабы і не паўтараць падобнае. Аднак праз тры дні, 9 жніўня 1945 года, атамная бомба Fat Man («Таўстун») была скінута на горад Нагасакі. Гэтая бомба была больш магутнай за  выкарыстаную ў Хірасіме, аднак страты былі некалькі зніжаны з-за недакладнага прыцэльвання і асаблівасцяў рэльефу. І ўсё ж наступствы бамбардзіроўкі аказаліся катастрафічнымі.

Выбух адбыўся ў 11:02 па мясцовым часе. Усё жывое ў радыусе кіламетра ад эпіцэнтра выбуху загінула амаль імгненна. Дамы рассыпаліся нібы картачныя домікі. Ва ўсім горадзе ацалела не больш за дзясятую частку будынкаў. Дзякуючы ўзгорыстаму рэльефу, які гасіў выбуховую хвалю, у Нагасакі не ўзнікла вогненнага смерчу, як гэта адбылося ў Хірасіме. Аднак па ўсім горадзе распаўсюдзіліся лакальныя пажары. У радыусе да трох кіламетраў ад месца выбуху запальваліся ўсе сухія, узгаральныя матэрыялы.

У адно імгненне ў Нагасакі загінулі 70 тыс. чалавек, горад быў практычна сцёрты з твару зямлі. У наступныя гады колькасць ахвяр працягнула расці за кошт памерлых ад прамянёвай хваробы, у цяперашні час яна перавышае 165 тыс. чалавек.

Шок ад атамнай бамбардзіроўкі аказаў глыбокае ўздзеянне на прэм’ер-міністра Японіі Кантара Судзукі і на міністра замежных спраў краіны Тога Сігэноры. 14 жніўня 1945 года японскі імператар Хірахіта падтрымаў рэскрыпт аб падпісанні Японіяй безумоўнай капітуляцыі. 2 верасня 1945 года Японія падпісала акт аб капітуляцыі, што азнаменавала афіцыйнае завяршэнне Другой сусветнай вайны. У сваім апошнім выступленні  перад капітуляцыяй імператар Японіі Хірахіта сказаў: «Праціўнік ужыў новую зброю, здольную загубіць мноства бязвінных жыццяў і нанесці непамерную шкоду. Калі мы працягнем змагацца, гэта прывядзе не толькі да знішчэння японскай нацыі, але і да поўнага знікнення чалавечай цывілізацыі».

Нягледзячы на тое што вайна скончылася, пакуты японскага народа толькі пачыналіся. Людзі паміралі тысячамі — ад атрыманых ран і апраменьвання.

Пасля атамнага ўдару прайшлі «чорныя дажджы» — ападкі з высокім утрыманнем радыеактыўных матэрыялаў. Спачатку людзі не ўсведамлялі небяспеку радыяцыі. Забруджаная дажджавая вада выкарыстоўвалася імі для зняцця смагі, прыгатавання  ежы і апрацоўкі ран.

У тых, хто падвергнуўся радыяцыі, з’яўляліся высокая тэмпература, дыярэя, выпадалі валасы, а скура пакрывалася барвовымі плямамі. Паўсюль не хапала лекаў і медыцынскага абсталявання. Выкладзеныя на саламяныя цыноўкі людзі гінулі, не атрымліваючы належнай медыцынскай дапамогі.

У наступныя гады жыхары Японіі ўсё часцей паміралі ад анкалагічных захворванняў. Праз два-тры гады пасля атамнай бамбардзіроўкі пачала расці захваральнасць на лейкемію. Многія дзеці, якія падвергліся ўздзеянню радыяцыі ва ўлонні маці, нараджаліся з анамальна маленькай галавой, або мікрацэфаліяй, што суправаджаецца цяжкімі разумовымі адхіленнямі.

Такім чынам, агульная колькасць ахвяр атамнай бамбардзіроўкі Хірасімы і Нагасакі, уключаючы тых, хто пасля памёр ад прамянёвай хваробы, ракавых і іншых захворванняў, складае больш за 450 тыс. чалавек.

Пасля атамнай бамбардзіроўкі Японіі ў медыцыне з’явіўся яшчэ адзін тэрмін — «комплекс Ізерлі». Палкоўнік ВПС ЗША Клод Ізерлі, які з самалёта суправаджэння перадаў загад: «Бамбіце першую цэль!», пасля звар'яцеў ад зробленага і правёў астатак жыцця ў псіхіятрычнай лякарні. Яго захворванне атрымала назву «комплекс Ізерлі», ад якога пакутуюць людзі, што ўжылі зброю масавага паражэння.