1945年7月16日，美國研制的第一顆原子彈試爆成功。
研制新式武器，目的是用于戰(zhàn)爭。美國研制成了原子彈，這種秘密武器如何才能派上用場呢？
1944年初，美國的目標方案是準備對德國和日本實施原子突襲。鑒于歐洲戰(zhàn)場發(fā)展順利，希特勒節(jié)節(jié)敗退，盟軍已穩(wěn)操勝券，而美國第一批原子彈預計次年8月才能完成，因此，它對德國已沒什么意義了。美國的突襲計劃轉向集中研究對日作戰(zhàn)方面。
為了實施原子襲擊計劃，在“曼哈頓”工程進展的過程中，工程指揮部負責人格羅夫斯首先拜訪了空軍司令阿諾德將軍，商討局勢，預測原子彈出世的日期，雙方議定，由空軍承擔投放原子彈的襲擊任條，并從3個方面具體做出準備：1、提供一批能夠運載這些炸彈的飛機，這些飛機必須有足夠的載重能力，足夠的彈艙容積，足夠大的炸彈艙門以及必須的航程；2、必須組織、裝備和訓練好一支高度作戰(zhàn)能力的戰(zhàn)術部隊；3、必須將炸彈準確無誤地投中目標。
在阿諾德的指導下，空軍改裝了B29轟炸機。改裝后的B29飛機裝有噴油式內燃機和電控制的可反轉的螺旋槳，特別在牢固程度上比一般飛機要好。
為執(zhí)行原子轟炸任務，特別組建了一支獨立的航空隊，即509混合大隊。編成內有一個B29飛機中隊，一個航空勤務中隊和一個部隊運輸機中隊。1945年3月，又增加了一個特種軍械中隊和陸軍的一個技術派遣隊，主要由技術人員和科學家組成。
阿諾德任命保羅·W·蒂貝茨上校為509混合大隊指揮官。
訓練基地設在內華達州的邊境沙漠地區(qū)的索耳頓湖的一個靶場，選擇了與洛斯一阿拉莫斯、索耳頓湖距離較近、人口稀少的溫多佛為留守站。
經過一年的嚴格訓練，飛行進入到更重要的訓練階段，也就是實施真實目標投彈。
509混合大隊機場越來越向前移進，1945年5月29日，全大隊的機務人員都進駐到太平洋上的提尼安島，大大縮小了與敵人戰(zhàn)斗的距離。在此之前，該大隊的15架B29飛機已經早日抵達。
這個機場，在日本占領時期為日本海軍基地。美國軍用飛機，就是從塞班、提尼安和關島3處起飛，飛越2250公里海洋，把大批的炸彈和燃燒彈扔到日本本土，特別是扔到日本首都東京：1945年3月10日下半夜零時8分，334架B29轟炸機，輪番轟炸東京下田廠，把1783噸燃燒彈和炸彈投下，在一夜之間把10萬以上的日本人炸死或活活燒死。
1945年6月，第509混合大隊分海、空兩路按未來原子彈襲擊時的3機編隊多次飛臨日本上空，熟悉日本空域的氣候、地形、地物、日軍防空火力、熟練掌握投彈程序。據(jù)說，他們先后進行過4次實戰(zhàn)演練，投擲模擬彈38枚，僅有1架飛機被日本高射炮擊傷，說明敵人空防能力薄弱。
為了使第509混合大隊的B29機組人員很快從爆炸點飛升，炸彈一扔掉，必須作一個俯沖急轉彎，才可以盡可能地遠離爆炸點，所以要在3萬英尺的高度進行飛行。科學家們在洛斯—阿拉莫斯所作的研究確定，對于相當于2萬噸梯恩梯炸藥的炸彈，一架離開爆炸點10公里以外的B29轟炸機的安全系數(shù)為2。經計算，如果能作安全所許可的盡可能大的俯沖急轉變，B29轟炸機可能在炸彈爆炸時，達到離開爆炸點至少10英里之外。第509混合大隊根據(jù)實戰(zhàn)需要在進行著訓練。
7月1日，為了加強509混合大隊，一架嶄新的波音公司制造的B29轟炸機加入該隊戰(zhàn)斗序列，機號82。這是一種性能優(yōu)良的最新飛機，它是從加利福尼亞圣克累門特經夏威夷來到這個提尼安小島的。很顯然，它將在實施轟炸中扮演重要角色。到7月29日，第509混合大隊執(zhí)行原子襲擊的任務準備就緒。
與此同時，從7月26日—29日，美國重型巡洋艦“印第安納波里斯”號將珍貴的鈾235的鉛桶以及裝著“小男孩”炸彈需用的放射槍和盒子的箱子運到提尼安基地。艦長巴特勒·麥克維奉命，所運的神秘貨物需日夜嚴加戒備。艦長并不知道他運的是什么東西，他只知道所運東西極為重要。
其余的部件也陸續(xù)運到了。
8月2日，從洛斯—阿拉莫斯來提尼安島工作的工程技術人員開始進行安裝?！靶∧泻ⅰ笔氢櫾訌?。安裝要求極為嚴格，終于，“小男孩”誕生了。
一切準備就緒。一切都在表明，鐵拳頭將砸向日本。
選擇哪些地方為轟炸目標呢？要通過在那里的轟炸使日本人對繼續(xù)作戰(zhàn)產生反感。這些地方應該是具有軍事性質的，包括有重要指揮部，或者是一些軍隊的集結地，以及軍事裝備的供應和生產中心。為了專門檢查原子彈轟炸在心理上和物質上的效果，還要求選擇過去沒有遭到空襲破壞的地方，以便精確地算出原子彈的威力。為此，設立了一個特別目標委員會。
1945年4月12日，羅斯福因患腦溢血病逝，副總統(tǒng)杜魯門遞任總統(tǒng)。這時，美國對選擇突襲目標眾說紛紜。由陸軍部長史汀生任主席、主持研究原子政策的平民委員會開會。代表杜魯門總統(tǒng)出席這個委員會的一次會議的顧問，向會議提出一項報告，敦請使用原子彈。建議攻擊的目標是有軍事設施而又人口龐大的城市，希望達到大量殺傷的效果。
有一些科學家，甚至一些高級將領都極力主張采取其他途徑，例如對日本提出警告；攻擊大城市之前，在無人地區(qū)顯示原子彈的威力；或者用傳統(tǒng)作戰(zhàn)方式來結束這場戰(zhàn)爭。這顯然是出于人道主義的考慮。
但是，這些建議都被拒絕。委員會認為這是不切實際的。他們認為，日本死戰(zhàn)到底的決心是盡人皆知。任何警告方式在當時都不會受美國人民贊成，反而使日本人有時間和機會去截擊美國投擲原子彈的飛機。
這個委員會相信，使用原子彈將可在日本本土登陸時避免犧牲百萬美國人的生命。據(jù)杜魯門回憶，參謀長們告訴他的也是這么個數(shù)字。
美國輿論界有人認為，軍事上沒有必要向日本投原子彈。杜魯門總統(tǒng)之所以這樣做，是為了嚇唬蘇聯(lián)，為美國戰(zhàn)后爭霸世界打下有利基礎。影響杜魯門及其顧問們考慮的第二個重要因素是他們對蘇聯(lián)的戒懼日益增加。蘇聯(lián)利用對德作戰(zhàn)，一步步控制了東歐，并且它還表示要在進攻日本的戰(zhàn)爭中擔任主要角色。美國對日本投擲原子彈的原因，來自議會的壓力顯然也起了作用。美國為研制原子彈花費大量的人、財、物力，如果不在關鍵時刻顯示威力，議員們會在議會中進行激烈的批評。
特別值得注意的是，杜魯門是在聽取英國首相丘吉爾的意見后才下定決心的。當時，丘吉爾認為，“一次或兩次襲擊可能結束戰(zhàn)爭，給日本挽回其‘體面’的臺階，這樣可以解除日本決死作戰(zhàn)的武土道精神。”
7月4日，美英簽署了一項協(xié)議，對日本使用原子彈。
在選定原子彈轟擊目標時，美國軍政首腦及各方面的專家主要著眼于兩點：1、能對日軍政當局產生最大的心理效應，2、能夠產生對全世界，尤其是對蘇聯(lián)當局的實力威懾。
基于這種考慮，杜魯門總統(tǒng)和陸軍部長史汀生、參謀長聯(lián)席會議主席馬歇爾以及空軍司令阿諾德將軍經過仔細研究，確定廣島、小倉、新潟和長崎4個中等城市為第一批攻擊目標。在此之前，陸軍參謀部準備了一個包括廣泛的17個目標的名單，其中包括有天皇皇宮。經過不斷篩選，去掉包括皇宮在內的12個地方。剩下的5個城市，其中包括京都。但對這個目標發(fā)生了分歧。阿諾德將軍主張襲擊京都，因為它是軍事活動中心。史汀生不同意，他認為京都是日本文化和宗教圣地。最后，京都從轟炸的名單中勾掉了。
6月末時，當麥克阿瑟將軍和尼米茲上將指揮的軍隊攻擊日本本土島嶼時，原子彈空襲的目標最后敲定下來。目標委員會最終選定了日本的廣島、小倉、長崎這3個城市作轟炸目標。
美國認為，廣島是最理想的原子彈轟炸目標。廣島位于大田川三角洲，是日本陸軍的一個重要軍運港口，也是日本海軍護航隊的集結點，駐有日本第2軍和一個軍區(qū)司令部，約有軍隊2.5萬人。城東有鐵路車輛停車場、軍需倉庫和啟航港。該市人口為25萬人，人口密度每平方公里1.2萬人。以前受轟炸的破壞不大，地勢平坦，河渠較多，在2千米半徑內布滿了以木質為主的各種建筑物。公用事業(yè)和市內交通順利，工業(yè)也很發(fā)達。當時的廣島已有3周沒有下雨，建筑物很容易燃燒。
小倉是日本九州島北端的一個城市，在廣島和長崎之間，是一個鐵路樞紐。小倉兵工廠是日本最大的軍火工廠之一，這個廠從事各種類型的武器和其他的防御材料的制造。廠區(qū)大約長4千英尺，寬240英尺。與它相鄰的有鐵路車輛停車場、機械工廠和發(fā)電廠。
長崎在九州島西部，是一個港口和工業(yè)城市，是日本最大的船舶制造和修配中心之一，由于生產海軍設備而成為重要的軍港，人口23萬人。該城市曾受過5次小規(guī)模轟炸，但實際上沒有受到什么破壞。由于長崎處于谷地，被看作不適于原子彈轟炸，因此，只作為預備目標。
轟炸計劃預計分兩次進行。第一次轟炸以廣島為主要目標，小倉和長崎為預備目標；第二次以小倉為主要目標，長崎為預備目標。
目標委員會決定，8月6日為投彈日期。