上午8時，雷達又發(fā)現(xiàn)兩架Ｂ29轟炸機飛來，即以無線電廣播發(fā)出警戒警報，說敵機好像是執(zhí)行偵察任務(wù)的。人們以為飛機會像上次一樣盤旋幾圈就會離去，都照常進行各自的工作與活動。

這時，飛機以超高度飛入市區(qū)上空，人們覺得不會遭到轟炸，均未進入防空壕。有的人還懷著好奇心，看著那越來越小的飛機。

突然，一架飛機投下了一個降落傘。那頂降落傘在下落一段高度時，傘下的懸垂物發(fā)出了強烈眩目的白色閃光，在睛空中爆炸，時間大約是8時15分。

剎那間，一個仿佛從太陽分離出來的、直徑約80米的巨大火球懸在市區(qū)上空，強光照射到150公里之遙，霹靂般的巨響傳出15公里之外。緊接著，市區(qū)騰起大火，被爆炸粉碎的建筑物和人的尸體碎片，隨著巨大的煙柱沖天而起，然后向四周散開，形成一朵高聳入云的蘑菇狀云團。

這團烈焰騰騰的蘑菇狀煙云下是一片真空，冷空氣從四面八方聚攏而來，形成時速為50公里左右的狂風，吹得大火越燒越烈。在這團烈焰的滾滾氣浪周圍，所有的生物都被烤焦，燃燒的建筑物形成一片火海，將廣島市區(qū)變成了灼熱的地獄。

隨后，由煙塵織成的垂幕自空而降，籠罩著整個廣島，被爆炸的氣浪推向空中的塵埃雨點般落下。在大火的邊緣，一股股旋風搖撼著尚未倒下的樹木，把地面攪得混沌一片。

到日落以前，廣島市區(qū)幾乎全部變成了黑煙繚繞的廢墟，呈現(xiàn)出人類有史以來從未有過的慘絕人寰的景象。許多倒塌的建筑物仍燃著黑紅的余燼。在接近爆炸中心地區(qū)，市民大部分被炸死，到處躺著殘缺不全或燒焦的尸體。流經(jīng)市中心的三條河道被死尸充塞，那些死難者大多是為了淹滅身上的烈火而跳入河中的。一些被燒傷的人，遍體焦黑，或鼓起水泡，或渾身掛著一條條炙焦而脫落的暗灰色皮膚；傷勢較輕的人在這個人間地獄中蹣跚徘徊，尋找親人；傷勢重的人則躺在頹垣斷壁下或死尸堆中痛苦地呻吟。

據(jù)統(tǒng)計，這顆爆炸當量為兩萬噸TNT的原子彈，使78000余人喪生，51000余人負傷或不知去向。被毀建筑物總數(shù)為76300余幢，其中48000幢全毀，22178幢半毀。罹難人數(shù)達176900余人。

造成這一空前災(zāi)難的全過程，前后僅用了9秒鐘！

同月9日上午10時30分，美國空軍又在長崎投下了第二顆原子彈。 擁有27萬人口的長崎，在這次爆炸中死亡23700余人。

日本方面從美國戰(zhàn)俘口中了解到有關(guān)原子彈的性能及美國現(xiàn)存數(shù)量的情報，更令日本軍政界首腦恐怖震驚：美國尚有一百顆原子彈，并且每月能造出3顆！

其實這是美國戰(zhàn)俘的夸張和威嚇，美國當時僅有兩顆原子彈，已投到廣島和長崎，而制造效率也極其低緩。

于美國第二顆原子彈在長崎爆炸之前數(shù)小時，也即9日零點，蘇聯(lián)突然對日本宣戰(zhàn)。

當日本駐莫斯科大使佐滕接到蘇聯(lián)外交部部長莫洛托夫的宣戰(zhàn)通告時，蘇聯(lián)紅軍已勢如破竹般從東、北、西三個方面突破偽滿洲國國境，向日本關(guān)東軍大舉進攻。同時，日本的南庫頁島也受到蘇軍的攻擊。