1945年8月6日，美国轰炸机Enola Gay对广岛投下首枚在战争中使用的原子弹。这颗原子弹还有个听起来没有杀伤力的代号“小男孩”。广岛当时拥有35万居民，据估计，原子弹落下，每五个人中就有一个瞬间死亡。爆炸冲击波很快将内城夷为平地。

按照原计划，1945年8月1日就应该对长岛进行袭击，计划由于台风来袭而被推后。5天之后，载有13名空军士兵的美国轰炸机Enola Gay奉命起飞。士兵们在飞往广岛的路上才知道他们将要投掷一颗原子弹。

就在向广岛投掷原子弹后的第三天，美国也向长崎投掷了一颗原子弹。按原计划，京都才是袭击的目标。经过一番争执后，美国国防部最后决定将长崎设为目标。这颗原子弹的代号是“胖子”，爆炸当量相当于22000吨TNT。据估计，直至1945年12月，对长崎的袭击造成7万人死亡。

1945年，三菱军火集团的总部位于长崎。该集团在港口拥有巨大的造船厂，并在这里生产日本曾用来袭击珍珠港的鱼雷。虽仅有少数日本士兵驻扎在长崎。但由于能见度过低，所以不可能对造船厂的进行直接袭击。

袭击过去了几个月，仍有上万人死于原子弹爆炸带来的后果。至1945年年底，仅在广岛就有6万人死于辐射、烧伤和其它重伤。据估计，在广岛和长崎被袭击五年之后的死亡人数攀升至23万人。

在美国先后向广岛和长崎投掷了两颗原子弹后，许多日本人担心美国还会进行第三次袭击。日本随即宣布投降，就此结束了第二次世界大战在亚洲战场的战争。投掷原子弹是当时美国总统杜鲁门的命令。他当时坚信，只有出此下策才能尽快结束战争。许多历史学家却认为这次袭击是违法战争法规的罪行。

广岛被摧毁的内城如今已被全面重建。只有Ota河上的小岛被留作和平公园。现在人们可以在这里看到一系列纪念场所：和平博物馆、儿童和平纪念碑、工商联合会的遗址。

1955年，长崎市为纪念原子弹袭击的受害者和其带来的后果而修建了原子弹博物馆和和平公园。在日本，缅怀受害者已成为该国文化的重要组成部分，日本人也将其视为理所当然的事。广岛和长崎也已成为避免全世界再次发生核战争的警示标志。

自1945年8月以来，世界各地的人一直都没有忘记在原子弹爆炸中死去的亡灵。广岛每年都会举行一场大型纪念活动。幸存者、家属、市民和政客齐聚这里，集体默哀一分钟。许多日本人致力于去核化运动。