Durante a Conferência de Potsdam, que reuniu os Aliados em Berlim entre julho e agosto de 1945, foram apresentados os termos de rendição do Japão.
Com a negativa dos japoneses em aceitar tais termos, os Estados Unidos colocaram em ação o plano de utilizar as novas armas atômicas em campo de batalha pela primeira vez. Algumas cidades japonesas foram selecionadas como alvos potenciais, dentre as quais Hiroshima e Nagasaki, duas grandes cidades que permaneciam, até então, relativamente fora dos bombardeios americanos.
No dia 6 de agosto de 1945, o presidente americano Harry Truman, que havia assumido após a morte de Roosevelt em abril daquele ano, dá a ordem para o primeiro ataque nuclear.
A bomba, batizada de Little Boy, foi lançada sobre o primeiro alvo, Hiroshima, ainda durante a manhã. Estima-se que 80 mil pessoas morreram imediatamente após a explosão, e mais dezenas de milhares ficaram gravemente feridas.
A cidade de Hiroshima ficou praticamente destruída. Apesar de toda a destruição causada, o exército japonês relutou em se render, acreditando que ainda poderiam resistir e que os americanos não teriam outra bomba atômica.
Três dias depois, em 9 de agosto, os Estados Unidos lançam um novo ataque, dessa vez sobre a cidade de Nagasaki. A bomba Fat Man, apesar de mais poderosa que a anterior, teve seus efeitos reduzidos pela formação geográfica de Nagasaki, cercada por montanhas.
Bomba atômica "Fat Man"
Ainda assim, cerca de 40 mil pessoas morreram no momento da explosão, e outros milhares ficaram feridos, com gravíssimas queimaduras e lesões, a exemplo do que ocorrera em Hiroshima. Muitas pessoas que sobreviveram aos ataques, ou que residiam em áreas próximas, foram afetadas pela radiação e desenvolveram uma série de problemas de saúde, como câncer.
Dentre os que sobreviveram à explosão, uma parte morreu nos meses seguintes, contaminada pela radiação. Outra parte, além de desenvolver problemas graves de saúde, sofreu com o preconceito e a dificuldade de arcar com os custos médicos.
Desse modo, é muito difícil estimar o número exato de vítimas das bombas nucleares de Hiroshima e Nagasaki, mas seu potencial destrutivo foi superior a qualquer tipo de armamento produzido até então.
Sem qualquer possibilidade de resistência, em 14 de agosto de 1945 o Japão aceita os termos dos americanos. No dia seguinte, assina sua rendição, encerrando definitivamente a Segunda Guerra Mundial.