Ob 8.40 so dosegli višino blizu 9.965 m in se nehali vzpenjati. Vključili so kompresorje za nadtlak ter gretje, kajti temperatura zunaj je bila --23 °C. Ko so se začeli približevati Hirošimi, so morali obleči še težke in nerodne oklepne jopiče, ki so jih piloti prezirali; nadeli so si tudi kisikove maske, vključili gretje oblek ter izravnali tlak v letalu z zunanjim. Tako so morale ravnati vse posadke letečih trdnjav, kadar so letala priletela v bližino sovražnikovega ozemlja, kajti če bi jih napadli in prestrelili kabino, bi lahko notranji nadtlak (zaradi nenadno neizenačenega pritiska v vsem letalu) raznesel letalo. Nato je Parsons še zadnjič preizkusil elektronske varovalke pri bombi. Zemljevidov niso potrebovali, saj so cilj dobro poznali s fotografij; mesta tudi ni bilo težko razpoznati zaradi značilne delte, na kateri se je raztezalo. Dve spremljajoči letali sta se obrnili, Tibbets pa je napovedal: »Še dvanajst milj do cilja«. Tedaj je bombardir Ferebee tudi že zagledal mesto in ciljno točko -- most v obliki črke T na reki Ota, ki je povezoval dva bregova in otok. Blizu njega je bil glavni stan 2. armade. Farebee je vključil Nordenov vizir in prevzel vodenje letala. Z dvema velikima gumboma na vsaki strani vizirja je korigiral smer avtomatskega pilota. Van Kirk je južno od pristanišča zagledal osem velikih ladij. Vrata pod bombo so odprli in po radiu poslali pisk, ki je opozoril drugi dve letali, da bodo bombo čez dve minuti odvrgli. To je bil tudi znak za Louisa Alvareza na otoku Iwo Džima, ki je pripravil svoje osciloskope, da bo meril eksplozivno moč bombe. Obenem z bombo so nameravali odvreči tudi merilne naprave na padalih, ki so pošiljale radijske signale na Iwo Džimo. Končno je Farebee, ki je bil prej že na 63 bombardiranjih v Evropi, ujel most Aioi v nitni križ, spustil bombo in padala z merilnimi pripravami ter takoj izključil Nordenov vizir. Vrata pod letalom so se zaprla in pisk v radiu je utihnil. Prva bojna inačica atomske bombe je začela padati proti svojemu cilju. V tem hipu je postalo letalo za kake 4,5 tone lažje; Tibbets, ki je spet prevzel pilotiranje, je obrnil ostro navzdol in nazaj ter obenem pognal motorje z vso močjo. Vsi so si hitro nadeli zaščitna očala, vendar jih je Tibbets, ki pri pilotiranju ni mogel videti skoznje, jezno odvrgel. Čez 15 sekund so ure v bombi vklopile radarje in Beser je na spektralnem analizatorju zaznal delovanje radarjev. Po 38 sekundah so se vključila barometrična stikala, še 43 sekund kasneje pa sta dva radarja zaznala višino 580 m ter vključila svoja releja. Sklenil se je celotni vžigalni tokokrog, kar je vžgalo detonatorje in kordit v topu; uranski izstrelek se je pognal naprej proti čelu bombe in se zagozdil v tamper. V kaki šestinki sekunde se je sprostil v uranu en nevtron, ki je začel verižno reakcijo. Čez milijoninko sekunde se je ustvarilo kakih 81 razcepnih generacij in sredico bombe je razneslo. Posadka, ki je na pamet in zato prehitro štela sekunde, je že mislila, da z bombo ne bo nič, ko se je naenkrat silno zableščalo. Takrat so bili že kakih 15 km daleč in obrnjeni stran od mesta eksplozije. Le 45 sekund po blisku jih je dosegel prvi udarni val, ki je zadel ob letalo s tako silo, da je zaječalo po vseh svojih spojih. Bilo je, kot da bi sedel na smetnjaku, pa bi nekdo z vso silo udaril po njem s kijem za bejzbol. Tibbets je kriknil: »Flak*!,« še preden se je zavedel, da jih na taki višini japonsko protiletalsko topništvo ne more doseči. Strelec v repu je sicer videl nekakšno svetlikajočo se kroglo, ki se je debelila in izredno hitro približevala, vendar ni vedel, kaj naj bi to bilo. Ker so bili že bolj oddaljeni, je bil sunek drugega vala, ki se je odbil od tal, nekoliko blažji. Potem so letalo že lahko obrnili. Kar so zagledali, je bilo grozno. Mesto je izginilo! Tam kjer je bila prej Hirošima, je bil zdaj nekakšen orjaški lonec, napolnjen z gorečim oljem, sajami in dimom. Lewis je potrepljal Tibbetsa po rami in vzkliknil: »Poglej to! Poglej to! Poglej to!« Tom Farebee pa se je predvsem ustrašil zase, saj se je bal, da jih je eksplozija vse naredila sterilne ...