在16公裏以外的地區，人們仍然感到熾熱的氣流。由於市民沒有防核的知識，當原子彈爆炸後放射性沾染還很嚴重的情況下，就到受炸地區行走，加上救護機構被摧毀，受傷人員沒有得到及時救治，致使死亡率大大增加，廣島化為焦熱火海，廣島被摧毀了。
5小時以後，美國“F－13”型飛機到廣島上空偵察效果。整個廣島靠近爆炸中心的人，大部分死亡，當天就有78150人死亡，負傷和失蹤的人為51408名。全市共有76327幢建築物，其中有48000幢全部被摧毀，22178幢受到嚴重破壞。這天下午，設在廣島的第二軍司令部通過廣島東南的小城報告東京說，美國使用了具有從未見過的破壞力的高性能炸彈。
次日淩晨，即原子彈突襲16小時後，杜魯門總統發表聲明，警告日本政府，“這是原子彈”。並敦促日本政府無條件投降，否則將遭到“來自空中的毀滅”。美國武裝部隊電台馬上對日廣播，“原子彈已把廣島摧毀，更多的原子彈將接踵而來”，他們向日本空投了數百萬張傳單向日本發出警告：美國最新研製成功的“一顆原子彈的威力就相當於2000架‘B－29’巨型轟炸機執行一次任務所攜帶炸藥的威力”，“你們趕快結束戰爭”，否則“我們將堅決使用這種炸彈和所有其他超級武器來加速結束戰爭”。8月7日和8日，美國第二十一轟炸航空兵聯隊司令李梅將軍先後追加了152架和375架“B－29”轟炸機，對日本城市發起更猛烈地襲擊，但日本政府仍無意投降。
日本政府之所以沒有立即同意接受無條件投降，是因為他們把希望寄托在前蘇聯的調停上。但出乎日本預料的是，前蘇聯人民委員莫洛托夫告訴日本駐蘇大使說，因為日本仍在進行戰爭，所以拒絕接受《波茨坦公告》。這使日本請求前蘇聯調解遠東戰爭的建議沒有了希望。
前蘇聯政府遵守蘇、美、英三國首腦在雅爾塔會議的義務和要求，即前蘇聯有條件地正式承擔了在德國投降及歐戰結束兩個月或三個月內，參加對日作戰。8月8日下午5時，前蘇聯聲明：8月9日對日宣戰。
原子彈的襲擊，前蘇聯的參戰，日本帝國主義統治集團走投無路，被逼進死角。8月9日上午，日本最高戰爭指導會議在皇宮地下防空洞裏舉行，討論是否接受《波茨坦公告》以結束戰爭。正當會議在激烈爭論中進行的時候，10時58分，美國在長崎投下了第二顆原子彈。
第一顆原子彈轟炸廣島成功以後，美國開動宣傳機器，向世人展示新式武器的威力。輿論可以鼓舞人民支持戰爭，鼓舞士氣進行戰爭，輿論可以孤立敵人，動搖敵人，打擊敵人。但是，最終還是要以武力解決問題。美國人立即決定在日本人惴惴不安、驚魂未定的時候，扔下第二顆原子彈。此次任務由5架“B－29”轟炸機組成的突出隊執行，密碼代號為“16號特別轟炸任務”。
第二顆原子彈外號叫“胖子”，采用複雜的“內爆法”引爆係統，由氣壓、定時、雷達和衝擊4個不同引信組成。這種引爆係統不能在空中安裝，必須在執行任務之前，在地麵的一個特殊的絕密車間裏，由幾個專家合作組裝。這就意味著，飛機必須載著安裝好引爆係統的“活鈈彈”上天，萬一起飛時發生重大事故，提尼安島就會變成美國的“廣島”而被從地球上被抹掉。
這顆原子彈的投擲日期，最初定在8月20日，後來又改為8月11日。8月7日，在轟炸廣島成功的第二天，又從預訂的時間表裏減去了一天。但是，根據天氣預報，8月9日是個好天氣，而8月9日以後將有連續5天的壞天氣。這就需要決定是提前一天，還是推遲五天。最終美國人選擇了前者。對於工程技術人員來說，這是個冒險的選擇。
組裝工作進展很順利。8月7日夜，“胖子”的內髒部分已經組裝完畢。隻要第二天給“胖子”穿上外衣，緊湊地裝進鋼殼裏，就可以上飛機了。午夜，疲勞了一天的人們都去休息了。正在這個時候，負責最後檢查的人在內爆球前麵的點火原件和尾部的雷達原件連接的地方，迷迷糊糊地感覺著有問題，好像兩個插頭不配套，兩個都是陰插頭。此時，他簡直不敢相信，經過一遍又一遍的檢查，此人確定的確是出了錯誤。他渾身的困意全都嚇跑了，感到的是一陣寒意。如果拆開重裝，可不容易。最後他冒著巨大的危險，采取非常規的辦法把錯誤給糾正了。他又一遍一遍地檢查電線的連接點，至少檢查了五遍，才算完工。第二天夜裏，8月8日22時，“胖子”像它的哥哥“小男孩”一樣，安然睡進了“B－29”重型轟炸機的彈艙裏。