393-я эскадрилья получила 15 В-29, прошедших переделку по плану «Силверплейт». В конце 1944 года экипажи эскадрильи проводили учебные сбросы бомбы сверхтяжелого калибра. Учения проходили на базе Уэндоувер, штат Юта. Туда завезли около 200 учебных бомб, по массе и размеру соответствующих атомной бомбе. За свою характерную форму бомбы получили прозвище «Пампкинс» («дыни»). Основным маневром, отрабатываемым летчиками, было совершение резкого разворота на 155? при одновременном сбросе бомбы. Этот маневр позволял самолету дальше всего уйти от эпицентра взрыва. Сброшенная бомба летела по баллистической траектории, совпадающей по направлению с исходным курсом самолета. К моменту взрыва самолет успевал удалиться на 12.8 км.

26 апреля 1945 года 509-я группа начала передислокацию на аэродром Норт-Филд на острове Тиниан, Марианского архипелага. К тому времени уже был известен список возможных целей. В нем присутствовали города Хиросима. Йокогама, Кокура и Нагасаки. От сброса бомбы на старую столицу Японии Киото решили все же воздержаться.

29 мая 1945 года 509-я группа начала вылеты со своего аэродрома на Тиниане. С 30 июня группа приступила к учебно-боевым вылетам. Бомбардировщики, поднявшись с Тиниана брали курс на уже оккупированную американцами Окинаву и сбрасывали «тыквы» на находившийся по пути остров Рота (отработка навигации), или летели прямо на остров Рота (отработка бомбометания). Кроме того, эскадрилья совершила два дальних боевых вылета, бомбив острова Трук и Маркус. Генеральной репетицией стали двенадцать налетов на Японию. Бомбардировщики действовали группами от двух до шести машин, сбрасывая на цели «Тыквы», начиненные боевым ВВ. Целью этих полетов было приучить японцев к появлению над Японией небольших групп В-29. Атомную бомбу планировалось сбросить группой из трех В-29, из которых два несли фотоаппаратуру и измерительные приборы.

16 июля 1945 года в пустыне Нью- Мексико провели успешное испытание атомной бомбы. Всего через 10 дней. 26 июля, на Тиниан прибыл тяжелый крейсер «Индианаполис», который доставил урановый заряд для первой атомной бомбы – «малыша». Остальные детали бомбы доставил транспортный самолет С-54. Бомба «Малыш» имела традиционную форму, значительно отличаясь от пузатого «Толстяка» и учебной «Тыквы».

WB-29 из 53-й эскадрильи стратегической разведки перед вылетом с базы Камдли, Бермуды. Задачей самолета в том вылете было проникнуть в глаз тайфуна и провести метеорологические измерения.

«Ding How» (42-6358) на аэродроме КБ Туполева, 1945 год. Самолет совершил вынужденную посадку во Владивостоке 21 ноября 1944 года. Экипаж позднее вернулся на родину, а самолет был разобран до винтика.

В-29 «Ramp Tramp» из 771-й эскадрильи также совершит вынужденную посадку во Владивостоке в ноябре 1944 года. Это был один из трех В-29, использовавшихся Туполевым для создания Ту-4.

Наконец, в качестве первой цели выбрали Хиросиму. Сбросить бомбу должен был самолет В-29-45-МО (44-8629, «82». «Enola Gay»). Энола Гей были первым и вторым именем матери полковника Тиббеттса. командира экипажа. Для сопровождения выделили две машины: «The Great Artiste» (44-27359. «89»), оснащенный измерительными приборами, и «Necessary Evil» (44-86291. «91») с фотоаппаратурой. Экипажем «The Great Artiste» командовал майор Чарльз Суини, а экипажем «Necessary Evil» – 1-й лейтенант Норман Рей. Еще три В-29 действовали во втором эшелоне, проводя метеорологическую разведку над целью. Это были самолеты «Straight Flush» (44- 27301. «85»). «Full House» (44-27298. «83») и «Jabbit III» (44-27303. «71»).

В понедельник, 6 августа 1945 года, в 1:37 по полуночи с Норт-Филд вылетели три самолета метеоразведки. В 2:45 поднялись «Enola Gay», «The Great Artiste» и «Necessary Evil». На борту «Энолы Гей» находилось 12 человек: 1-й пилот и командир экипажа полковник Пол У. Тиббеттс (30 лет). 2-й пилот капитан Роберт А. Льюис (27 лет), штурман капитан Теодор Ван Керк (24 года), бомбардир майор Томас У. Феррби (26 лет), радист рядовой 1-го класса Ричарл Нелсон (19 лет), бортмеханик мастер-сержант Уайетт Дьюзенберри (32 года), бортстрелок штаб-сержант Джордж Ксйрон (25 лет), бортстрелок штаб-сержант Роберт Р. Шамард (24 года), оператор радара штаб- сержант Джо Стиборик (30 лет), оператор аппаратуры постановки радиопомех 1-й лейтенант Джекоб Безер (24 года), специалист по атомной бомбе 2-й лейтенант Моррис Джеппсон (23 года) и специалист по атомной бомбе капитан Уильям С. Парсонс (44 года).

В 6:07 самолет «Энола Гей» пролетел над Иводзимой. Чтобы избежать возможного взрыва бомбы в случае аварии на взлете, было решено, что Джеппсон и Парсонс снарядят бомбу уже в полете. В воздухе оба офицера вошли в бомбовый отсек и заменили заглушки на боевой заряд. В 7:30 Парсонс доложил о том. что бомба готова к сбросу.

В 9:15 бомба «Малыш» вышла из бомбоотсека и по баллистической траектории пошла к земле. Часто говорят, что бомба имела парашют, но это не так. «Энола Гей» сделала резкий разворот на 155? вправо. Спустя 43 секунды над мостом Аиои в Хиросиме на высоте 1850 футов (564 м) бомба взорвалась. В результате взрыва пострадало 129000 человек, в том число погибло на месте 78000 человек. Было разрушено 70000 строений, а 176000 человек осталось без крыши над головой. По оценкам такой же ущерб могли причинить 2000 бомбардировщиков В-29 с нормальными фугасными бомбами. Роберт Кейрон, хвостовой стрелок «Энолы Гей» подтвердил, что гриб дыма и огня был виден на удалении в 600 км. Все самолеты, участвовавшие в операции. вернулись на Тиниан через 15 часов после вылета.

Сбросив бомбу на Хиросиму. 20-я воздушная армия продолжила традиционные налеты. Уже 7 августа 131 В-29 вылетели на бомбардировку арсенала ВМФ в Тоёкаве. Одновременно 29 бомбардировщиков ставили мины у побережья. 8 августа 211 В-29 закидали зажигательными бомбами город Явату. В это же время 91 В-29 бомбили районы Фукуямы. Другие 60 В-29 бомбили авиационные заводы и арсеналы в Токио.

Вторую бомбу («Толстяка»), начиненную плутонием-239, запланировали на 11 августа 1945 года. Сбросить «Толстяка» Тиббеттс приказал майору Суинни. Так как самолет Суинни был оборудован измерительной аппаратурой, майор должен был лететь на самолете капитана Фрэда Бока («Bock's Car». 44-27297, «89»), Название самолета, буквально переводившееся как «машина Бока», представляло собой игру слов с «Boxcar» – «товарный вагон». Сам Бок должен был лететь на «The Great Artiste». По этой причине в некоторых источниках сообщается, что бомбу сбросил именно «The Great Artiste».

Вечером 7 августа было решено сбросить бомбу раньше. Сначала дату перенесли на 10 августа. Но выяснилось, что погода быстро ухудшается, поэтому срок снова перенести, на этот раз на 9 августа.

Самолеты вылетели в 3:00 утра. В отличие от первого налета, дело пошло не так гладко. Вскоре отказал бензонасос; в результате 600 галлонов топлива в дополнительных баках внутри бомбового отсека повисли мертвым грузом. В районе береговой линии «Бокскар» должен был ожидать самолет-наблюдатель. Хотя ждать разрешалось не дольше 15 минут, в этот отрезок времени Суинни заметил какой-то В-29, который, как выяснилось позднее, летел с совсем иным заданием. Со всеми приключениями Суинни все же вышел в район Кокуры. Но город закрывала плотная облачность. Сделав три боевых захода. Суинни так и не решатся сбросить бомбу, так как землю разглядеть не удалось. В этой ситуации командир экипажа решил атаковать запасную цель – расположенный в 150 км Нагасаки. «Толстяк» был мощнее «Малыша», но Нагасаки пострадал меньше, так как складки местности помешали распространению взрывной волны. Погибло «только» 35000 человек, а раненных по усредненным оценкам оказалось около 60000.