2分机组人员进行了最后的准备工作，将飞机设置为自动操纵。上午8时15分17秒，定时装置发挥效用，原子弹被自动投下。目标是广岛中央太田川上的T字型大桥：相生桥，同时飞机立刻改回手动操纵，来了个155度角的大转弯，往回飞去。实际上原子弹在进行了43秒的平抛运动后，于日本标准时间早上8时15分在相生桥东南方的医院上空1,800英尺（550公尺）爆炸。
归岛.原子弹爆炸引发的冲击波波及到了艾诺拉·盖号，引起了强烈的震动，机组人员还以为是遭到了高射炮的袭击，后来才发现真相。下午2时58分