С утра 9 августа, примерно в 7:50 по японскому времени, в Нагасаки прозвучала воздушная тревога, отмененная в 8:30. Люди вышли из убежищ. Когда в 10:53 две летающие крепости B-29 (американские бомбардировщики) попали в поле видимости, японцы, предположительно, приняли их за разведывательные и не дали новой тревоги. Тем не менее, множество людей, заметив самолеты, побежали в укрытия, поскольку после бомбардировки 1 августа поверили, что на город готовятся сильные налеты. Несколько минут спустя, в 11:00 наблюдательный B-29 сбросил на трех парашютах блок с измерительной аппаратурой, а в 11:02 другой самолет сбросил атомную бомбу «Толстяк». Бомба взорвалась высоко над промышленной долиной Нагасаки, почти на полпути между сталелитейными и оружейными производствами Мицубиси к югу, и торпедным заводом Мицубиси - Ураками к северу, двумя главными целями в городе.
Это была вторая (после Хиросимы) ядерная атака США на Японию и она привела к катастрофическим разрушениям и массовым человеческим жертвам: около 74 000 человек были убиты и около 51 000 зданий были разрушены.