尼米茲認為投擲原子彈是完全不道德的，肯定是一種不正當的戰爭手段。他希望美國不使用這種手段。他同畢生從事日本人心理研究的埃德溫·萊頓討論局勢。萊頓認為，投擲原子彈實際上是必要的。他指出，隻有天皇有權使日本人停止作戰，但即使對他來說，停戰也不是輕而易舉的事。"如果他讓所有婦女剪去頭發，或者叫所有的人用手走路，他們都將照辦不誤。"萊頓說，"如果他命令所有男人割去睾丸，99％的人都會從命。"但是萊頓說，命令軍隊停戰卻又是另一回事。即使天皇下令，也不會產生決定性作用，除非他能用事實向人民說明，不停戰投降，日本就將毀滅，而原子彈就可以提供這樣的事來證明。尼米茲認真聽著，他本來已經做出同樣的結論，隻不過是想聽聽日本專家的意見。
8月2日，兩枚原子彈的組成部件經由軍艦和飛機運抵提尼安島。這時萬事俱備，隻欠東風；天氣稍好，第一枚炸彈就可投向日本。
3日清晨，傳至關島的消息說："印第安納波利斯"號於7月29日午夜前不久，在駛往萊特灣途中被擊沉。在海上救生艇中的幸存者，4天後才被發現。巡洋艦沒有到達萊特灣為什麼既不通知又不報告？尼米茲立即下令組織調查法庭在關島開庭審理。
8月4日傍晚，帕森斯上校觀察B-29型轟炸機起飛襲擊日本時，看見4架飛機在跑道盡頭摔下來起火燃燒，感到恐慌。要是這種事發生在一架載有完全組裝好原子彈的飛機上，那麼引起的爆炸無疑將把提尼安島從地圖上一筆勾銷。帕森斯決定，在飛機起飛上天，離島一定距離後再去完成原子彈的組裝工作。
8月5日，星期日，天氣轉晴。因為預報日本上空至少有兩個晴天，法雷爾將軍計劃在6日早晨投擲第一顆原子彈。帕森斯上校就在這天練習組裝和拆卸炸彈。
馬裏亞納群島上盛傳著即將發生某種特殊事件的流言。這可能是看到第509大隊基地上某些不尋常的活動而產生的，更可能是一兩位與秘密炸彈有關的人員忍不住向人暗示將要發生使戰爭意外早日結束的事情。總之，8月5日這天，各島駐軍都處於緊張狀態。
8月6日清晨2點45分，一架"恩諾拉·格伊"B-29型轟炸機攜帶第一顆原子彈從提尼安島起飛，兩架負責觀察的B-29型轟炸機隨行。之後幾小時內，基地上的軍官無人安於枕席。他們相互提出一些最為關心的問題。帕森斯上校能組裝好炸彈嗎？它會收到預期效果嗎？它會因不爆炸，而將秘密暴露給敵人嗎？其他人則整夜注意觀察李梅將軍、斯帕茨將軍、尼米茲將軍司令部的活動。
"恩諾拉·格伊"B-29型轟炸機按計劃應於上午9點15分把炸彈投到內海城市廣島市。第509大隊部的人員全都盯著鍾，眼看著時間到了，又過去了。9點20分，從1500海裏外的日本上空向提尼安島傳來清楚明白的英語："勝利完成任務！"帕森斯上校隨後又立即用密碼發出完整的報告。法雷爾將軍把消息告訴李梅將軍、斯帕茨將軍、尼米茲將軍和格羅夫斯將軍，再由格羅夫斯將軍轉報給杜魯門總統。總統那時正乘尼米茲在遠東任職時指揮過的巡洋艦"奧古斯塔"號，從波茨坦會議返國途中。
華盛頓不斷要求上報更具體的情況，但法雷爾要等到下午3點B-29型轟炸機飛返提尼安島才能提供情況。飛機返航後，飛行員一個個被詢問，《紐約時報》記者威廉·洛倫斯作了詳細筆記。詢問結束後，洛倫斯急忙用打字機寫下了他的報導：今天，由B-29型轟炸機投擲了在任何戰爭中從未使用過的第一顆原子彈。一團小小的人造火球，以相當於兩萬噸梯恩梯炸藥爆炸的威力，蕩平了廣島的龐大工業和軍事中心。
上午9點15分，屹立在藍天下的廣島，頃刻之間被一團熊熊烈火吞沒，就好像它從來就不存在在地球上一樣。這時，世間上最準確的時鍾，仍指著9點15分。
即使地麵的任何防空民防隊員發現銀色巨型飛機飛臨上空，他也無法發出信號。高射炮無法施展威力，也沒有發出任何警報。廣島40萬居民似乎仍同往常一樣工作、生活……"在美國，陸軍部長斯廷森向新聞界發布了杜魯門早已準備好的聲明。聲明宣布，一顆"利用宇宙基本力量"的原子彈，已投到廣島。"引發太陽能量的那種巨大威力，已經進發，打到那些在遠東製造戰爭的人身上。"聲明接著說，美國準備蕩平日本的所有工廠、船塢和交通樞紐。"正是為了使日本人民免遭徹底的毀滅，才於7月26日在波茨坦發出了最後通牒。他們的首腦很快拒絕了這一最後通牒。如果他們仍不接受我方條件，他們將會遭到疾風暴雨般毀滅性的空襲，也是地球上亙古未有的空襲。"