原子爆弾
爆心地付近は鉄やガラスも蒸発するほどの高熱に晒され、強烈な熱線により屋外にいた人は全身の皮膚が炭化し、内臓組織に至るまで高熱で水分が蒸発していった。苦悶の姿態の形状を示す「水気の無い黒焦げの遺骸」が道路などに大量に残された。
また、3.5km離れた場所でも素肌に直接熱線を浴びた人は火傷を負った。爆風と衝撃波も被害甚大で爆心地から2kmの範囲で(木造家屋を含む)建物のほとんど全てが吹き飛んだ。
爆発による直接的な放射線被曝のほかに、広島市の北西部に降った「黒い雨」などの放射性降下物(フォールアウト)による被曝被害も発生。また、投下後に救援や捜索活動のために市内に入った人に急性障害が多発した(二次被害)。当時の広島市の人口は約34万人であったが、爆心地から1.2kmの範囲では当日中に50%の人が死亡し、同年12月末までに更に14万人が死亡したと推定される。殺傷者としてまとめると20万人もの人間がいた。
その後も火傷の後遺症(ケロイド)による障害、胎内被曝した出生児の死亡率の上昇、白血病や甲状腺癌の増加など見られた。
D-T反応による高速中性子は通常ならばプルトニウムの核分裂反応断面積が小さくなってしまって分裂効率が悪くなるが、爆縮によって密度が増したプルトニウムの原子核では核分裂反応断面積は充分に補われて、DT反応由来の高速中性子が効果的にプルトニウム原子核を分裂させる。また、中性子の速度が増すと核分裂で生じる中性子の数は増加し、プルトニウム自身の核分裂反応由来の中性子による核分裂では中性子が2-3個ほどしか生じないのに対し、DT反応由来の高速中性子による核分裂では平均5個ほどの中性子が生じる。これによって核分裂の効率が高まり短時間で核分裂反応が進む。長崎型ファットマンでは分裂効率が14%だったとされるが、D-T強化型では30%にできるとされる。
なお、核兵器についての民間の書籍などではこのD-T強化方式の説明や構造模式図が「水爆の構造」として記述されていることがある。しかし、D-T強化方式はあくまで原子爆弾の一種であり、これ自体は水素爆弾には分類されないが、D-T強化方式の原爆は水爆の起爆装置として水爆の構造には組み込まれている。
原子爆弾の構造は単純である。本質的には、臨界量以下に分割した核分裂性物質の塊を瞬間的に集合させ、そこに中性子を照射して連鎖反応の超臨界状態を作り出し、莫大なエネルギーを放出させる、というものである。ただし実際には、爆弾に用いる物質の性質に応じて大きく2種類の構造が用いられる。