Start przypadł na godzinę 2:45 6 sierpnia. Piętnaście minut później inż. Parsons wraz z podporucznikiem Jeppsonem rozpoczęli ostatni montaż urządzenia detonującego. O 5:52 samolot "Enola Gay" spotkał się nad Iwo Jimą z trzema pozostałymi B-29. O 7:25 pilot bombowca sprawdzającego pogodę nad Hiroszimą przekazał, że warunki atmosferyczne są dobre. O 7:30 Parsons po raz ostatni wszedł do komory bombowej i uzbroił bombę. O 8:15:19 na miasto została zrzucona bomba atomowa. Był to pierwszy przypadek użycia bomby atomowej na polu walki.

"Little Boy" wybuchł o 8:16:02 (czasu Hiroszima), 43 sekundy po zrzuceniu z "Enoli Gay", 508 metrów nad dziedzińcem szpitala Shima, 170 metrów na pd.-wsch. od mostu Aioi, w który celował bombardier Thomass Ferebee. Wybuch miał siłę ok. 13 kiloton TNT. Nad centrum miasta zaczął formować się gigantyczny słup dymu, przybierając kształt grzyba. Jego wysokość sięgała kilkunastu kilometrów. Szacuje się, że zginęło około 30% populacji miasta (70 – 90 tysięcy mieszkańców), a liczba ta do dziś jest sporna. Z 76 tys. budynków w Hiroszimie, 70 tys. zostało zburzonych lub uszkodzonych, w tym 48 tys. całkowicie.