美軍攻佔了馬里亞納，其直線距離2000公里以內，同時美軍將B一29部署在提尼安島，其打擊範圍可將整個日本包括進去

美軍撐控了制空權，B29升限上萬米。日戰機較好飛行員所剩無幾，美轟炸機效能良好，有自衛能力，戰機隨時護航。

當時經過太平洋戰爭被美國的打擊，日本的海空力量已經損失嚴重，完全失去了制海和制空能力，有限的防空力量都集中在幾個大城市周圍，而且實際上也對美國飛機基本構不成多少威脅了。當時美國選擇的幾個投擲原子彈的城市，主要是日本的軍工重鎮和港口，雖然有防空，但也形同虛設。另外，美軍轟炸機是三機編隊出動，沒有浩浩蕩蕩的機群，而且是白天，日本的防空觀察哨雖然發現了美機，而且拉響了防空警報，但是由於只看到三架飛機，所有人都沒有當回事。因為之前美軍多次試飛了投彈航線並進行偵察和識別地標，所以地面的人以為還是以前那種兩三架飛機飛一圈就走了，大多數人不但沒有進防空洞，甚至還站在地上往天上看，直到一個大炸彈在幾百米空中突然爆炸。

二戰中，美國很早就策劃使用B-29轟炸機對日本展開戰略轟炸。可是因為戰局進展不大，美國一隻沒有獲得對日本最有效的前進基地。一開始在中國的基地因為距離過遠，且後勤不便，沒有取得好的效果。情況直到1944年8月得到好轉，美軍佔領馬利亞納群島，獲得了最有利的前進基地，其中執行原子彈轟炸任務的B-29轟炸機就部署於群島中的天寧島。

天寧島到日本本土的直線距離約2400千米，而B-29的最大航程可達5000多千米，可以飛到日本上空進行轟炸後再返航，輕鬆達陣。

1944年12月，美國陸軍航空隊開始組建專門的原子彈轟炸部隊，這支部隊在美國猶他州組建，裝備了15架經過專門改裝的B-29轟炸機，其中對轟炸手的要求十分特殊，要求每名轟炸手至少搭乘B-29轟炸機執行過50次轟炸任務。經過半年的訓練，1945年4月，該部隊移防至天寧島，準備展開轟炸。

目標的選擇過程也是經過多次斟酌，美軍認為選中的目標應該還沒有遭到美軍的轟炸，當地應該有比較重要的軍工及軍事目標，當地的地形也方便評估炸彈的轟炸效果。經過綜合考慮，廣島和長崎等5個城市入選。

1945年8月6日，美國陸航B-29轟炸機 “伊諾拉.蓋伊”號在其他轟炸機的掩護下，直奔廣島而去。機組成員在飛行過程中對原子彈進行了引信的裝訂，這主要是怕飛機在起飛時發生墜毀，提前裝訂引信會造成毀滅性的後果。

飛行過程很平穩，B-29於8月6日8時09分投下炸彈。巨大的原子閃光過後，廣島被摧毀。8月9日，長崎被原子彈摧毀。