Die Bevölkerung Nagasakis wird zum Zeitpunkt der Bombardierung auf 240.000 bis 260.000 Menschen geschätzt. In Nagasaki befanden sich etwa 30 Prozent der Bevölkerung 2.000 Meter oder weniger vom Hypozentrum entfernt.

Um 11 Uhr und 2 Minuten Ortszeit wurde die Bombe auf Nagasaki vom B-29-Flugzeug mit dem Namen „Bock's Car“ abgeworfen. Die Atombombe von Nagasaki wurde aufgrund ihrer Form „Fat Man“ genannt. Sie enthielt Plutonium 239, war 4,5 Meter lang, hatte einen Durchmesser von 1,5 Metern und wog 4,5 Tonnen. Die Explosionskraft der Atombombe entsprach 22 Kilotonnen TNT. Der Sprengpunkt befand sich in einer Höhe von etwa 503 Metern.
 
Die Explosion hat ihren Eingang in die japanische Sprache gefunden. Das Wort Pikadon bezeichnet den unglaublichen Knall und das Aufblitzen des Lichtes der Explosion, das viele Menschen erblinden ließ. Die Schäden durch die Druckwelle waren aufgrund der größeren Sprengkraft schwerer als die in Hiroshima. Die Zerstörungskraft der Atombombe überstieg bei weitem Nagasakis Rettungskapazitäten. Ungefähr 22.000 Menschen starben am Tag des Angriffs, 42.000 wurden verletzt (Tabelle 3). Die medizinische Universität Nagasaki und ihr Krankenhaus, das wichtigste Versorgungszentrum, waren zerstört und viele Ärzte getötet oder verletzt. Was die Stadt an medizinischen Notversorgungsmaßnahmen vorbereitet hatte, war bis aufs Letzte zugrunde gerichtet worden.