Но американцы тоже спешили. Несмотря на то, что первый атомный взрыв был стационарным (бомба была закреплена на башне) и у американских военных не было уверенности в том, что упавшая с самолета бомба взорвется (в этом очень сомневался влиятельный адмирал Леги), было решено немедленно доставить оставшиеся две бомбы на тихоокеанские базы ВВС США, чтобы сбросить их на Японию до начала советского наступления. Как это часто случалось и прежде, американские правители действовали как азартные картежники. Они поставили всё на атомные козыри.
О рискованности задуманной авантюры свидетельствовало то обстоятельство, что крейсер "Индианополис", на котором в конце июня на военную базу на острове Тиниан была доставлена взрывчатка для атомной бомбы, был торпедирован японцами через неделю после этого рейса по пути на Филиппины. Вместе с крейсером погибла и вся его команда. Если бы это случилось на неделю раньше, то, по крайней мере, одной бомбы американцы бы лишились.
Риск усугубился тем, что за день до намеченной первой бомбардировки в конце взлетной дорожки подряд разбились и сгорели четыре бомбардировщика Б-29. У. Лоуренс писал: "Если бы это случилось с Б-29, на борту которого была атомная бомба,… весь Тиниан, наша крупнейшая военно-воздушная база на Тихом океане с двумя тысячами Б-29 и 150 тысячами военнослужащими, мог превратиться в облако радиоактивной пыли". Поэтому было принято еще одно рискованное решение: произвести окончательную сборку бомбы, когда самолет будет находиться в воздухе в нескольких тсячах километров от Тиниана. По словам У. Лоуренса, ответственный за операцию генерал Фаррел спросил техника, отвечавшего за сборку бомбы: "Вы когда-либо собирали раньше механизм подобной бомбы раньше?" Ответ техника гласил: "Нет, но у меня целый день впереди". Он успел собрать бомбу за час сорок пять минут до того, как самолет приблизился к Хиросиме.
Проявляя крайний авантюризм в своем стремлении перехватить инициативу у СССР, американцы в то же время предпринимали максимум усилий для того, чтобы сделать бомбардировку японских городов внезапной, а потому максимально разрушительной. За несколько месяцев до рокового налета на Хиросиму авиагруппа из трех Б-29 под командованием полковника Тиббетса выполняла учебные полеты с моделью атомной бомбы на борту. Эти три бомбардировщики ничего не бомбили.
Ссылаясь на пропагандистские передачи японского радио на английском языке, У. Лоуренс уверял: "Японцы даже начали смеяться над ними, не зная, что эти полеты совершаются с целью притупить их бдительность к моменту налета на Японию трех бомбардировщиков Б-29 с атомной бомбой". Побеседовав с оставшимися в живых жителями Хиросимы через полгода после бомбардировки, писатель Джон Херси пришел к иному выводу: с одной стороны, горожане уже не обращали внимание на самолеты, которых принимали за разведывательные, но, с другой стороны, воздержание американцев от бомбардировок Хиросимы пугало жителей города и они с ужасом ждали жуткого сюрприза, приготовленного для них американской авиацией.
В своей документальной повести "Хиросима" Джон Херси рассказал о жителе города священнике методистской церкви Киоши Танимото, который утром 6 августа отправился из дома в путь. Когда Танимото услыхал звук сирены, он не обратил на него внимания, так как знал, что в это время летают разведывательные самолеты. Действительно, сначала к Хиросиме приблизились самолеты метеонаблюдения. Управляемый полковником Тиббетсом самолет "Энола Гей" с атомной бомбой получил сообщение, что над Хиросимой облаков нет. Тем временем в городе прозвучал сигнал отбоя. В 9 часов 11 минут утра, когда самолет достиг города, майор Фереби нацелил бомбу на Хиросиму и сбросил ее.
Со слов летчиков самолета У. Лоуренс так описал дальнейшее: "В "Эноле Гей" сначала увидели маленькую ярко светящуюся точку. В один миг она превратилась в колоссальный малиновый шар диаметром около 800 метров. Затем этот огромный шар неожиданно взорвался и превратился в массу огня и фиолетовых облаков. Из него вылетали гигантские концентирические белые кольца, как будто сама Земля выпускала громадные кольца дыма. На какое-то мгновение вся масса огня, казалось, замерла. Вдруг из клубящихся фиолетовых туч поднялся огромный белый столб дыма. Он рос все выше и выше, пока не достиг высоты в три тысячи метров. Затем наступила новая фаза. Колонна высотой в три километра неожиданно превратилась в гигантский гриб, у основания которого на расстоянии в пять километров бушевали пылевые бури. Гриб рос и рос, поднимаясь до невероятной высоты перед изумленными глазами членов экипажа "Энолы Гэй" и других самолетов Б-29, которые сопровождали ее как самолеты технической и фотослужбы".