中苏边境问题解决之后，斯大林命令苏军元帅华西列夫斯基带领苏联红军开始撤军，并调遣苏联远东舰队配合苏联红军，进攻朝鲜的日军。
1945年7月29日，在美军太平洋关岛基地第20航空队司令部里，一批指挥军官召开了一次秘密会议，会上下达了一项新的、极为特殊的作战任务。
美国战略空军司令官斯帕思宣读了一道命令：“第509混成大队要在1945年8月3日以后，在气象条件允许时，尽早对下述目标之一目视投掷原子弹。目标是：广岛、小仓、新泻、长崎。”
这时，绰号为“小男孩”和“胖子”的原子弹，已经完成制造和技术检查，并秘密运到了提尼安岛上的空军基地。所需的零部件，也由“印第安纳波利斯”号巡洋舰于29日送到，正在加紧组装。
从7月27日到8月1日的6天时间里，美国飞机连续出现在日本各大城市上空，不断散发《波茨坦公告》和传单。
在传单上警告说，如果日本不接受《波茨坦公告》，将会遭到更加猛烈的空中轰炸。每次传单散发完之后，紧接着就是一次普通炸弹的猛烈轰炸。
8月1日，执行原子弹轰炸任务的美军第509混成大队，进行了最后一次演习。8月2日，航空队司令官下达了正式的原子弹轰炸命令，确定用7架b－29飞机出击，首先轰炸广岛。
其中1架飞机运载原子弹，由大队长保罗﹒蒂贝茨上校亲自驾驶；另有两架飞机担任观测，还有3架飞机直接担任气象侦察。
此外，还有一架飞机作为预备队，留在硫磺岛机场待命，随时准备替换可能发生故障的飞机。还指定了两架飞机，在原子弹轰炸后，负责进行作战效果检查。而美军第20航空队，则负责担任海、空援救任务，以防不测。
8月5日下午，执行轰炸任务的原子弹完全准备就绪。一名核技术人员把一小块铀固定在弹壳内，然后把这颗5吨重的“小男孩”放置在早已挖好的小壕沟内，再打开b－29飞机机身腹部的舱门，把原子弹升起来装入飞机，牢牢地固定在机舱内。
8月6日凌晨，3架负责气象侦测的飞机首先起飞。2点45分，装载原子弹的飞机机组人员共12人一起登上飞机，做好了起飞出发的准备。
不一会，保罗﹒蒂贝茨上校便驾驶他的82号飞机，迎着微微的暖风，滑至A跑道的起飞线上。
这架飞机的机头上，写着保罗﹒蒂贝茨上校的母亲的名字——“埃诺拉·盖伊”。这是在头一天，他才让机务人员专门写上去的代号。在跑道两侧，停着几辆消防车和救护车。
2点49分，塔台传来命令，飞机马上起飞。保罗﹒蒂贝茨上校又慎重地检查了一遍飞机的所有仪表。随即，他启动飞机，松开刹车，加大油门，飞机风驰电掣般地向前方冲去。
然而，由于飞机整体太重，上面除了装有5吨重的原子弹以外，还有2.65万升汽油，这是必须备足的燃料。飞机以每秒80米的速度全速滑行，眼看就要到达跑道尽头了，可是飞机仍然抬不起头来。
这时，保罗﹒蒂贝茨万分焦急，浑身已被汗水浸透，他恨不得把脚踩进油箱里。
在这千钧一发之际，他用尽全力把驾驶杆往上一推，在距离跑道尽头只有几米的地方，机头终于抬起来了，离开了地面，慢慢向上爬升，在夜空中飞向他们的第一个会合点——硫璜岛。
2小时后，“埃诺拉·盖伊”号轰炸机顺利抵达硫璜岛上空。当它与担负照相和侦察任务的两架飞机会合后，它们编成“V”字队形，在晴朗的太平洋上空，沿着324度航向，直接飞向日本四国岛。
随着保罗﹒蒂贝茨上校率领的飞行编队渐渐接近日本，空中的乌云也多了起来。见到这种情景，机组成员们都有些担心，他们都担忧到时候目视瞄准受到妨碍，轰炸不准确，效果不好。
正在这时，机组收到了伊扎利驾驶的的气象侦察机发来的气象通报：广岛天气良好，不会影响投弹。接着，去小仓、长崎进行侦察的飞机，也相继发回了气象通报：可以投弹。
保罗﹒蒂贝茨决定，及时赶往第一目标，并向指挥部发回电报：轰炸广岛！就这4个字，对广岛市民来说，真是太不幸了，等于对他们判了死刑。
此时正是夏季高温，这一天，广岛天气晴朗，城市上空异常炎热。在广岛时间7点09分，市区响起了一阵防空警报，因为美军的数架飞机飞入了广岛上空，却没有轰炸，而是盘旋几圈后，又飞离而去。这是一种迷惑战术，就是为了欺骗日本人。