ઑગસ્ટ 9, 1945ની સવારે, "ફૅટ મૅન"નું સંકેત નામ ધરાવનાર અણુ બૉમ્બ લઈને 393ના સ્કવાર્ડન કમાન્ડર મેજર ચાર્લ્સ ડબ્લ્યૂ. સ્વીનીનું ક્રૂ યુ.એસ.નું B-29 મહાલશ્કરી વિમાન "બૉકસ્કાર" લઈને ઊડ્યું હતું, તેનું મુખ્ય નિશાન કોકુરા અને ગૌણ નિશાન નાગાસાકી હતું. આ બીજા હુમલા માટેના મિશનની યોજના લગભગ હિરોશિમા મિશન જેવી જ હતી- હવામાન ખબરી તરીકે બે B-29 એક કલાક આગળ ઊડી રહ્યા હતા અને બીજા બે B-29 મિશનને અન્ય સહાય અને તસવીર વગેરેની સહાય પૂરી પાડવા માટે સ્વીનીના ઍરક્રાફટની સાથોસાથ ઊડી રહ્યા હતા. સ્વિની પહેલેથી શસ્ત્ર સજ્જ કરીને નીકળ્યા હતા, અને માત્ર ઈલેકિટ્રક સલામતી પૂરતું તેના પ્લગ હજી કાઢવામાં આવ્યા નહોતા. હવામાનની ચકાસણી કરવા આગળ ગયેલાં બે વિમાનોએ બંને નિશાન સ્પષ્ટ હોવાના અહેવાલ આપ્યા. જયારે સ્વીનીનું વિમાન જાપાનના દરિયાતટે ઊડાન ભરતાં પહેલાં એકત્રિત થવાના સ્થળે પહોંચ્યું ત્યારે જૂથના ઓપરેશન્સ ઓફિસર, લેફટન્ટ કર્નલ જેમ્સ આઈ. હોપકિન્સ, જુનિ.ની આગેવાનીમાં નીકળેલું તેમનું ત્રીજું વિમાન, "બિગ સ્ટિંક" , એ સંકેતસ્થળે પહોંચવામાં નિષ્ફળ રહ્યું હતું. "બૉકસ્કાર" અને અન્ય સહાયક વિમાન આકાશમાં 40 મિનિટ સુધી ચક્કર મારતાં રહ્યાં પણ હોપકિન્સ દેખાયા નહીં. નિયત સમય કરતાં 30 મિનિટ મોડું થઈ ચૂકયું હોવાથી, સ્વીનીએ હોપકિન્સ સિવાય આગળ વધવાનું નક્કી કર્યું.

અડધા કલાક પછી જયારે તેઓ કોકુરા પહોંચ્યા ત્યારે, વાદળાંઓએ નીચેના 70% શહેરને અસ્પષ્ટ બનાવી દીધું હતું, જેના કારણે આદેશ મુજબ દશ્ય હુમલાઓ કરવા શકય નહોતા. શહેર પર ત્રણ ચક્કર માર્યા બાદ, અને ઈંધણ ઓછું થતું જતું હોવાથી- ઈંધણની સંચિત ટાંકી ટેક-ઓફ પહેલાં જ ખામીયુકત બની હતી, એટલે મુખ્ય ટાંકીમાં ઈંધણ મોકલી શકાય તેમ ન નહોતું - તેમણે તેમના ગૌણ નિશાન, નાગાસાકી તરફ પ્રયાણ કર્યું. રસ્તામાં ઈંધણ વપરાશની ગણતરીઓએ દર્શાવ્યું કે "બૉકસ્કાર" પાસે આઈવો જિમા સુધી પહોંચવા પૂરતું ઈંધણ નહોતું અને તેને ઓકિનાવા તરફ ફરવા ફરજ પડી. શરૂઆતમાં તેમણે એમ નક્કી કર્યું હતું કે જો તેઓ પહોંચે ત્યારે નાગાસાકી પણ ધૂધળું હોય, તો ક્રૂ બૉમ્બ ઓકિનાવા લઈ જશે અને જરૂર પડ્યે તેને મહાસાગરમાં વિસર્જિત કરી દેશે, જો નિશાન અસ્પષ્ટ હોય તો શસ્ત્રનિષ્ણાત નૌકા કમાન્ડર ફ્રેડેરિક ઍશવોર્થે રડારનો ઉપયોગ કરવાનું નક્કી કર્યું હતું.
જાપાનના સમય પ્રમાણે, લગભગ 07:50 વાગ્યે, નાગાસાકીમાં હવાઈ હુમલા માટેની ચેતવણી સંભળાઈ, પણ 08:30 વાગ્યે "બધું બરાબર છે"નો સંકેત આપવામાં આવ્યો. જયારે 10:53 વાગ્યે માત્ર બે B-29 યુદ્ધવિમાનો આકાશમાં દેખાયા, ત્યારે જાપાનીઓએ માન્યું કે આ વિમાનો માત્ર લશ્કરી તપાસ કરી રહ્યા હશે અને તેથી કોઈ બીજી ચેતવણી આપવામાં આવી નહીં.

થોડીક મિનિટો પછી, 11:00 વાગ્યે, કૅપ્ટન "ફ્રેડેરિક સી. બૉક" દ્વારા સંચાલિત સહાયક B-29, "ધ ગ્રેટ આર્ટીસ્ટે" , ત્રણ પેરાશૂટ સાથે બંધાયેલાં ઉપકરણો વિમાનમાંથી પડતા મૂકયા. આ ઉપકરણોમાં ટોકયો યુનિવર્સિટી ખાતેના આણ્વિક ભૌતિકશાસ્ત્રી, પ્રોફેસર યોકિચી સાગાનને સંબોધીને લખાયેલો એક હસ્તાક્ષરવિહીન પત્ર પણ હતો, તેઓ સાથે કૅલિફોર્નિયા યુનિવર્સિટી, બેર્કિલીમાં આ અણુબૉમ્બના નિર્માણ માટે જવાબદાર એવા ત્રણ વિજ્ઞાનીઓ સાથે ભણ્યા હતા, પત્રમાં તેમને જનતાને આ સમૂહસંહારનાં શસ્ત્રો કેટલાં જોખમી છે તે જણાવવા માટે અરજ કરવામાં આવી હતી. લશ્કરી અધિકારીઓને આ સંદેશાઓ મળી આવ્યા હતા પણ એક મહિના સુઘી તેને સાગાનને આપવામાં આવ્યા ન હતા. 1949માં આ પત્ર લખનારામાંથી એક, લુઈસ અલ્વારેઝ, સાગાનને મળ્યા હતા અને ત્યારે તેમણે એ પત્રમાં સહી કરી હતી.

11:01 મિનિટે, છેલ્લી ક્ષણે નાગાસાકી પરનાં વાદળાં સહેજ હટ્યાં, અને "બૉકસ્કારના બૉમ્બાર્ડિયર, કૅપ્ટન કેર્મિત બીહાનને આદેશ પ્રમાણે નિશાન બરાબર સ્પષ્ટ દેખાયું. ગર્ભમાં ~6.4 કિ.ગ્રા. (14.1 lbs.)નું પ્લુટોનિયમ-239 ધરાવતા "ફૅટ મૅન" શસ્ત્રને, શહેરની ઔદ્યોગિક ખીણ પર ઝીંકવામાં આવ્યું. 43 સેકન્ડ પછી, તે જમીનથી 469 મીટર (1,540 ફૂટ) ઊંચાઈએ વિસ્ફોટ પામ્યો, વિસ્ફોટ દક્ષિણમાં મિત્સુબિશી સ્ટીલ અને આર્મ્સ વકર્સ તથા ઉત્તરમાં મિત્સુબિશી-યુરાકામી ઓર્ડિનાન્સ વકર્સ(ટોર્પેડો વકર્સ)ની બરાબર અધવચ્ચે થયો હતો. યોજના મુજબના હાયપોસેન્ટર કરતાં આ વિસ્ફોટ લગભગ 3 કિ.મી. (2 માઈલ) જેટલો વાયવ્ય દિશામાં (ઉત્તર-પશ્ચિમે) થયો હતો; વિસ્ફોટ યુરાકામી ખીણ પૂરતો મર્યાદિત રહ્યો અને શહેરનો મુખ્ય ભાગ વચ્ચે આવતી ટેકરીઓને કારણે સંરક્ષિત રહ્યો હતો. પરિણામી વિસ્ફોટથી જેટલો ધડાકો થયો. 'આ વિસ્ફોટથી અંદાજિત 3,900 ડિગ્રી સેલ્સિયસ (4,200 K, 7,000° ફેરનહીટ) જેટલી ગરમી પેદા થઈ અને 1005 કિ.મી./કલાક (624 mph) જેટલા અંદાજિત પવન પેદા થયો. " 

અનુમાનિત જાનહાનિ પ્રમાણે 40,000થી 75,000 જેટલા લોકો તત્કાળ મૃત્યુ પામ્યા હતા. 1945ના અંત સુધીમાં કુલ મૃત્યુઆંક 80,000 પહોંચ્યો હોઈ શકે. બૉમ્બમારાથી કમસે કમ આઠ યુદ્ધકેદીઓ(POWs) તો મૃત્યુ પામ્યા જ હતા અને વધુમાં વધુ 13 યુદ્ધકેદીઓ(POWs) મૃત્યુ પામ્યા હોઈ શકે છેઃ


વિનાશ ક્ષેત્રનો કુલ વ્યાસ આશરે એક માઈલ (1–2 કિ.મી.) જેટલો હતો, તેના પછી શહેરના ઉત્તર ભાગમાં બે માઈલ (3 કિ.મી.) સુધી, બૉમ્બના દક્ષિણ સુધી આગ ફેલાઈ હતી. બૉમ્બમારા વખતે, જૉ કિયૂમિયા નામનો એક અમેરિકન યુદ્ધકેદી નાગાસાકીમાં હતો પણ તે બચી ગયો હતો, તેના કેદખાનાની કૉંક્રીટની દીવાલોએ તેને બૉમ્બની અસરથી રક્ષણ આપ્યું હોવાનું કહેવાય છે. હિરોશિમામાંથી જીવિત બચેલા અસંખ્ય લોકોએ (સંખ્યા અનિશ્ચિત) નાગાસાકી પ્રયાણ કર્યું હતું, અને ત્યાં તેમણે ફરીથી બૉમ્બનો ભોગ બનવું પડ્યું હતું. પર્લ હાર્બરમાં જેનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, તે ટાઈપ 91ના ટોર્પેડો બનાવનારું કારખાનું, મિત્સુબિશી-યુરાકામી ઓર્ડનાન્સ વકર્સને પાછળથી વિસ્ફોટમાં ધ્વસ્ત કરવામાં આવ્યું હતું. કોકુરામાં નાગાસાકીનું શાંતિ સ્મારક અને ઘંટ બનાવવામાં આવ્યા છે.

બૉમ્બમારો
નિશાન(લક્ષ્યો)ની પસંદગી
જાપાનની શરણાગતિ અને તેની પર કબજો
એટોમિક બૉમ્બ કૅઝુઅલ્ટિ કમિશન