1945年8月6日，美國轟炸機Enola Gay對廣島投下首枚在戰爭中使用的原子彈。這顆原子彈還有個聽起來沒有殺傷力的代號「小男孩」。廣島當時擁有35萬居民，據估計，原子彈落下，每五個人中就有一個瞬間死亡。爆炸衝擊波很快將內城夷為平地。

按照原計畫，1945年8月1日就應該對長島進行襲擊，計畫由於颱風來襲而被推後。5天之後，載有13名空軍士兵的美國轟炸機Enola Gay奉命起飛。士兵們在飛往廣島的路上才知道他們將要投擲一顆原子彈。

就在向廣島投擲原子彈後的第三天，美國也向長崎投擲了一顆原子彈。按原計畫，京都才是襲擊的目標。經過一番爭執後，美國國防部最後決定將長崎設為目標。這顆原子彈的代號是「胖子」，爆炸當量相當於22000噸TNT。據估計，直至1945年12月，對長崎的襲擊造成7萬人死亡。

1945年，三菱軍火集團的總部位於長崎。該集團在港口擁有巨大的造船廠，並在這裡生產日本曾用來襲擊珍珠港的魚雷。雖僅有少數日本士兵駐紮在長崎。但由於能見度過低，所以不可能對造船廠的進行直接襲擊。

襲擊過去了幾個月，仍有上萬人死於原子彈爆炸帶來的後果。至1945年年底，僅在廣島就有6萬人死於輻射、燒傷和其它重傷。據估計，在廣島和長崎被襲擊五年之後的死亡人數攀升至23萬人。

在美國先後向廣島和長崎投擲了兩顆原子彈後，許多日本人擔心美國還會進行第三次襲擊。日本隨即宣佈投降，就此結束了第二次世界大戰在亞洲戰場的戰爭。投擲原子彈是當時美國總統杜魯門的命令。他當時堅信，只有出此下策才能盡快結束戰爭。許多歷史學家卻認為這次襲擊是違法戰爭法規的罪行。

廣島被摧毀的內城如今已被全面重建。只有Ota河上的小島被留作和平公園。現在人們可以在這裡看到一系列紀念場所：和平博物館、兒童和平紀念碑、工商聯合會的遺址。

1955年，長崎市為紀念原子彈襲擊的受害者和其帶來的後果而修建了原子彈博物館和和平公園。在日本，緬懷受害者已成為該國文化的重要組成部分，日本人也將其視為理所當然的事。廣島和長崎也已成為避免全世界再次發生核子大戰的警示標誌。

自1945年8月以來，世界各地的人一直都沒有忘記在原子彈爆炸中死去的亡靈。廣島每年都會舉行一場大型紀念活動。倖存者、家屬、市民和政客齊聚這裡，集體默哀一分鐘。許多日本人致力於去核化運動。