終於，到了8月2日，執行轟炸任務的特殊大隊機群進行了最後演習。
8月2日，大隊接到命令，派出7架B－29飛機轟炸廣島。其中一架飛機運載原子彈，由大隊長蒂貝茨親自駕駛，另兩架飛機擔任觀測，3架飛機擔任氣象偵察。此外，還有一架飛機作為預備隊，留在硫磺島機場，隨時準備替換發生故障的飛機。在轟炸以後，還指定有兩架飛機進行效果檢查。第20航空隊負責擔任援救任務。
8月5日下午2時，用蒂貝茨母親的名字命名、代號為“埃諾拉·蓋伊”的B—29飛機裝載了原子彈，彈身上滿是用鉛筆寫的給日本天皇的信。這天晚上，飛行員們吃驚地從蒂貝茨那裏獲悉，他們要執行的具體任務是扔一顆破壞力相當於2萬噸4.4炸藥的特殊炸彈。
5日傍晚，最後的檢查工作已經全部完畢，原子彈安然無恙，飛機隨時可以起飛。
起飛前，機組人員每人領到一副電焊工用的護目鏡，以便在炸彈爆炸產生強烈閃光時護住眼睛，接下來進行祈禱儀式，機組人員都把頭低下來，由年僅27歲的德教牧師威廉·唐尼進行祈禱：“……上帝啊，我們向您禱告，願戰爭早日結束，和平早日重臨人間。上帝保佑今晚飛行的飛行員安全無恙返回……”這是所有準備工作的最後一項。
8月6日，起飛基地提尼安島時間1時17分，3架氣象飛機首先起飛。2時45分，裝載原子彈的飛機機組共12人也上了飛機。
“起飛”命令下達後，裝載原子彈的飛機衝向跑道，加速前進。但是，由於飛機太重，上麵除了裝有5噸重的原子彈以外，還有2650升汽油。飛機以每秒80米的速度全速滑行，可是飛機仍起飛不了。已經看到跑道盡頭了，蒂貝茨萬分焦急，身上浸出汗水。在這千鈞一發之際，他用盡全力把駕駛杆一拉，機頭終於抬起來了，緊接著其他飛機也跟著依次起飛。載著原子彈的飛機和觀測飛機起飛後，在硫磺島上空集合，然後爬到航行高度。按原先規定，如果廣島、小倉和長崎這3個城市都被雲遮蔽，不便目視，可以把原子彈帶回。據氣象機構報告，當時廣島上空雲量極少，完全可以目視轟炸，因此決定轟炸廣島。機上工程人員把原子彈各部件進行最後裝配、檢查。觀測飛機用降落傘投下測量儀器，進行最後測量。
3架美國B－29型空中堡壘巨型轟炸機，迎著夏季的海風從太平洋上的提尼安島緩緩起飛，向著距離有3200千米的目標日本本土飛去。其中一架飛機的名字叫做“依諾拉·蓋依”，就是在這架轟炸機中，正“熟睡”著一名即將聞名世界的原子彈“小男孩”。幾個小時後，這顆前所未聞的炸彈，就要隨著它的落地而向人們宣布，一個新的時代——原子時代的到來。
“小男孩”原子彈，全身黑色著裝，外表看去酷似大海裏的鯨魚。這顆原子彈製造精巧，工藝細致、考究。“小男孩”身高3.05米，體重4.09噸，腰圍直徑0.711米。原子彈“小男孩”肚內裝有60千克核原料鈾-235，爆炸當量約2萬噸。
位於日本本州島東南沿海的城市廣島，人口有30多萬，雖然太平洋戰爭爆發後，日美交戰，但人口並未減少，隻是到了戰爭後期，日本節節敗退，為了減少美國空襲帶來的損失，才從城中疏散走12萬人，全城現仍有居民24萬人左右。盡管廣島是日軍第二軍總司令部駐地，又是一個軍港，在軍事上有重要意義，但奇怪的是，這一軍事重鎮自開戰以來，仍未受到戰火損傷，美軍轟炸機很少光顧這個城市。幾天前，美國飛機破天荒首次飛臨這裏，警報響起，男女老少一齊疏散，往防空洞中跑去，然而飛機臨空，卻隻撒了一些傳單，便很快飛走了。
飛機在閃爍的天空中迎來了黎明。“目標—廣島！”領航員重複著機長的命令。飛機上升到近萬米的高度，天空萬裏無雲。不久，廣島便已在飛機下方出現。飛行員們望去，它如一個變形的手指頭，南端碼頭直伸入美麗的瀨戶內海，海邊小山綿延起伏。
這天，廣島天氣晴朗，氣候炎熱。廣島時間7時9分，響起一陣警報，美軍飛機數架飛入廣島上空，盤旋幾周後又飛離而去，沒有轟炸。8時整，廣島上空出現3架飛機，雖然這時已經發出了空襲警報，但廣島居民好像沒聽見似的。因為美軍飛機不斷對日本國土進行轟炸，人們已經習以為常了。美軍氣象飛機離去時才解除警報，現在又有飛機飛來，又拉警報，市民都疲憊了。因此，廣島市民很少有人進入防空壕進行隱蔽，他們有的正在工作，有的正在街上，有的還在翹首仰望飛機，指指劃劃。
機組人員都戴好了他們每人領到的電焊工用護目鏡。他們已經發現了廣島的主要標誌相生橋，它坐落在廣島市中心。
目標-廣島蒂貝茨打開了自動駕駛儀。投彈手菲萊少尉俯身把左眼貼在諾爾敦瞄準器上，相生橋進入瞄準器的十字線上。他打開自動投彈係統，啟動了電子投彈器。