Вопрос о боевом применении ядерного оружия встал уже в конце 1944 г. Создатели бомбы, политическое руководство и военные торопились: опасались появления ядерного оружия у Германии, поэтому ни у кого не было сомнений, что бомбу сбросят на Германию, причём хорошо бы в полосе наступления Советских войск... Но Германии повезло — она капитулировала 9 мая 1945 г. Единственным противником осталась Япония.

Была создана специальная группа, которая выработала рекомендации по выбору цели для ядерной бомбардировки. Вкратце эти рекомендации выглядят так: Нужно сбросить по крайней мере 2 бомбы, чтобы противник подумал, что у США есть запас ядерных бомб. Цель должна иметь компактную застройку, преимущественно деревянными зданиями (все японские города имели такую застройку), иметь большое военно-стратегическое значение и не подвергаться до этого налётам бомбардировочной авиации. Это позволяло точнее определить эффект от ядерной бомбардировки.

В качестве объектов атомной бомбардировки были выбраны четыре японских города, удовлетворявших перечисленным требованиям: Хиросима, Ниигата, Кокура и Киото. Впоследствии Киото — город-памятник, древняя столица Японии, по решению военного министра Стимсона, была вычеркнута из чёрного списка. Его место занял портовый город Нагасаки.

Окончательное решение о применении было за президентом Трумэном (Рузвельт к тому времени уже умер) и оно было положительным. В своих мемуарах он пишет: «Принимать окончательное решение о времени и месте применения бомбы должен был я. В этом не может быть никакого сомнения. Я считал атомную бомбу средством ведения войны и никогда не сомневался в необходимости пустить её в ход».

Генерал Гровс по этому поводу заметил: «Трумэн не так уж много сделал, сказав да. В те времена потребовалось бы огромное мужество, чтобы сказать нет».

Тем временем 509-авиагруппа начала тренировочные полёты с острова Тиниан. При этом небольшие группы по 2-3 В-29 сбрасывали массогабаритные макеты атомной бомбы («Тыквы») на соседние с объектами будущей атомной бомбардировки японские города. Полёты проходили практически в полигонных условиях: японцы, экономя горючее и боеприпасы, при появлении на большой высоте одиночных самолётов даже не объявляли воздушной тревоги. Личный состав авиагруппы, за исключением полковника Тиббетса, считал, что эти полёты, засчитывавшиеся экипажам как боевые вылеты, и есть их работа. Лётчики испытывали, правда, лёгкое разочарование, так как «Тыквы» по всем параметрам уступали английским сверхмощным 5- и 10-тонным бомбам, а о точности прицеливания с 10-километровой высоты и говорить нечего. Всего было выполнено 12 таких полётов, одной из целей которых было приучить японцев к виду тройки В-29 на большой высоте.

Бомбардировщик В-29 «Энола Гей» — один из 15 самолётов, переоборудованных в носители ядерного оружия. Все они были сведены в 393-ю бомбардировочную эскадрилью, 509-го смешанного авиаполка, о. Тиниан, август 1945 г.

«Энола Гей» накатывается на яму с бомбой. Знак на киле уже изменен

 С этими полётами, возможно, связана одна легенда, о которой можно было и не говорить, если бы она не получила широкого распространения. В смутное время перестройки в ряде изданий появилось, со ссылкой на какие-то документы из архивов внешней разведки, сенсационное утверждение, что на Японию было сброшено не две, а три атомные бомбы, но одна из них не взорвалась и попала в руки советских разведчиков. Зная, с какими трудностями и в какие сроки были получены делящиеся материалы для первых двух бомб, можно с уверенностью утверждать, что третьей бомбы не могло быть в принципе.

Бомба «Малыш» в яме, перед погрузкой в самолёт «Энола Гей». Антенны высотомера установят позже

Бывший сотрудник посольства СССР в Токио, генерал-майор в отставке М.И. Иванов предполагает, что в этих документах речь идет о неразорвавшейся 250-килограммовой американской бомбе, упавшей вблизи советского консульства в Нагасаки. Рискнём высказать ещё одно предположение, в которое, впрочем, не очень верим сами. В ходе тренировочных полетов 509-й авиагруппы могла не разорваться одна из «Тыкв». «Наши люди» могли заинтересоваться бомбой необычной формы, что и нашло отражение в документах.

26 июля 1945 г. Уильям Парсонс на крейсере «Индианополис» доставил на Тиниан урановый заряд для первой бомбы. К тому времени японский флот был уничтожен практически полностью, и капитану III ранга Парсонсу морской путь доставки казался надёжнее воздушного. По иронии судьбы на обратном пути «Индианополис» был потоплен человекоторпедой, выпущенной одной из немногих уцелевших японских подводных лодок. Заряд для плутониевой бомбы был доставлен по воздуху самолётом С-54. Бомбы, самолёты и экипажи были готовы ко 2 августа, но приходилось ждать улучшения погоды.