1945年夏，日本败局已定，但日本在冲绳等地的疯狂抵抗导致了大量盟军官兵伤亡。当时美军已经制订了在九州和关东地区登陆的“冠冕”行动和“奥林匹克”行动计划，出于对盟军官兵生命的保护，尽快迫使日本投降，并以此抑制苏联，美国总统杜鲁门和军方高层人员决定在日本投掷原子弹以加速战争进程。
美军选定日本东京、京都、广岛、长崎、小仓、新潟等城市作为投掷原子弹的备选目标。此前，美国、英国和中国发表了《波茨坦公告》，敦促日本投降。7月28日，日本政府拒绝接受《波茨坦公告》。
8月6日和9日美军对日本广岛和长崎投掷原子弹，造成大量平民和军人伤亡。
1944年底，美国海军陆战队经过浴血苦战，付出重大代价，攻陷塞班岛。美军全面占领马里亚纳群岛，意义非同一般，这里距东京两千多公里，使美国第一次能够从海岛基地空袭日本本土。提尼安岛、塞班岛共有800多架B-29型轰炸机。它们一次能携带几吨炸弹，飞行两千多公里，轰炸东京、佐世保、名古屋，神户、横须贺，几十个轮次下来，日本65个城市已几乎没有完整的建筑物。与此同时，在美国犹他州门多奥维空军基地，也有一批B-29型轰炸机飞行员在接受一项特殊训练。这批飞行员是从各个飞行部队严格筛选出来的，他们除了知道将来的某一天要到海外执行任务外，其他一概不准过问，他们的组织代号为“509小组”。这个使用的B-29型轰炸机已经过改装，为了使飞机更快更灵活，所有重武器均被拆除。他们的训练课目十分单调：可载10吨炸弹的弹舱每次只装1颗炸弹，但投掷这颗炸弹时，炸弹飞行距离要超过9000米，弹着点距目标须在300米之内。
1945年4月12日，白宫。一个画家在给罗斯福总统画肖像时，总统突然昏迷，并于当天下午去世。当天晚上，副总统哈里－杜鲁门宣誓就职，继任美国总统。典礼只进行了一分钟。就在这个晚上，陆军部长告诉新总统一件他从来没有听说过的事情——几年前，罗斯福总统接受了著名物理学家阿尔伯特·爱因斯坦的一项建议，决定开始研制一种威力空前巨大的新式武器。英美有关科学家被组织起来，在散布于全国的实验室进行工作；有10万以上的人在全国各地极端紧张地工作。计划保持绝对的机密，除了极少数人以外，从事这一工作的所有人都不知道他们的研究将被用于哪里，也不知道他们生产的产品是做什么用的。这个能彻底扭转整个战局的武器在后4个月内就会被研制出来，它叫原子弹。
1945年2月，盟军发动硫磺岛战役，在付出6871人阵亡，21865人受伤的沉重代价后，美军占领硫磺岛。1945年4月，盟军发动冲绳战役，盟军伤亡7万余人。此时，美军已经制订了在日本九州登陆的“冠冕”行动和在关东登陆的“奥林匹克”行动计划。硫磺岛和冲绳战役的结果使得美军对日军的抵抗能力和己方可能的伤亡重新做出评估。预计盟军方面伤亡在100万人以上，这是盟军难以承受的。
为减少盟军伤亡，加速战争进程，迫使日本投降，并抑制苏联在远东的扩张，美国总统杜鲁门决定在日本东京在内的六个城市（东京、京都、新潟、小仓、广岛、长崎）投掷原子弹。京都是日本的文化古都，出于战后对日本统治的政治需要被排除；东京此前受到过多次轰炸，不容易评定原子弹效果；新潟是日本重要的铝制品生产基地，但距离过远；小仓是日本九州的重要工业基地，但投掷当天气象条件不佳；经过考虑，美军把核攻击目标选定为日本的广岛和长崎。广岛是日本的陆军之城，是日本防卫本土的第二总军司令部所在地，所有前往中国、朝鲜、东南亚、南洋诸岛的日本陆军均从广岛起航。长崎则是日本工业特别是造船业的重要基地。
