8月6日黎明，3架美军气象飞机率先升空，飞往目标区，发回了广岛天气晴好的报告。2点40分，蒂贝茨上校登上飞机，滑向跑道，驾机吼叫着冲上寂静的夜空。随同起飞的还有观测机和指挥机。三机在高空编队，排成品字形，隆隆飞向日本本土。
经过5个小时的紧张飞行，原子弹载机飞临广岛上空。从高空俯瞰，这座拥有30余万人口的日本名城，高楼林立，街道宽阔，居民忙忙碌碌，似乎早已习惯于美机光临。蒂贝茨上校一面架机爬升、减速，一面告诉机组人员真实情况，他们即将投下的是一枚威力巨大的原子弹。
8时14分，原子弹载机爬上3万英尺高空，速度减至每小时200哩，进入攻击位置。瞄准手急不可耐地用瞄准器上的十字架套住了广岛市中心的一座大桥。蒂贝茨上校传令机组人员全体戴好特制的护目镜，然后下令攻击。8时15分17秒，飞机弹舱门大开，“小男孩”由舱内滚出，直落广岛市中心。蒂贝茨上校则驾机作了一个转弯俯冲动作。飞机如离弦之箭，以最大速度骤降至300米低空，再向前急射猛冲，迅速脱离原子弹落点。在此同时，原子弹也猛烈爆炸，只一瞬间，便把偌大一个广岛城炸成一片废墟。