بمباران اتمی هیروشیما و ناگاساکی دو عملیات اتمی بودند که در زمان جنگ جهانی دوم به دستور هری ترومن، رئیس جمهور وقت آمریکا، علیه امپراتوری ژاپن انجام گرفتند. در این دو عملیات، دو بمب اتمی به فاصله ۳ روز بر روی شهرهای هیروشیما و ناگاساکی انداخته شد که باعث کشتار گسترده شهروندان این دو شهر گردید. حدود ۲۲۰٬۰۰۰ نفر در اثر این دو بمباران اتمی جان باختند که بیشتر آنان را شهروندان غیرنظامی تشکیل می‌دادند.بیش از نیمی از قربانیان بلافاصله هنگام بمباران کشته شدند و بقیه تا پایان سال ۱۹۴۵ بر اثر اثرات مخرب تشعشعات رادیواکتیو جان خود را از دست دادند.
بمباران هسته‌ای هیروشیما و ناگاساکی تا به امروز تنها موارد استفادهٔ جنگی از سلاح هسته‌ای در جهان است.
پس از این دو بمباران، دولت ژاپن تسلیم شد. عملیات اول: بمباران هیروشیما*هیروشیما پس از اصابت بمب هسته‌ای آمریکایادمان بمباران هسته‌ای هیروشیما، تنها ساختمانی است که در نزدیکی محل انفجار قرار داشت و بصورت کامل تخریب نشد.عملیات اول در تاریخ دوشنبه، ساعت ۸:۱۵ صبح روز ۶ اوت ۱۹۴۵ به وقت محلی در شهر هیروشیما انجام گرفت.بمب اتمی اول به نام پسرک توسط یک هواپیمای بمب افکن به نام انولا گی (به انگلیسی: Enola Gay)‏ بر روی هیروشیما انداخته شد. برای تاثیر تخریبی بیشتر، بمب به نحوی تنظیم شده بود که ۵۷۶ متر بالای سطح زمین منفجر شود.انرژی تولید شده توسط این بمب برابر بود با انرژی حاصل از ۱۵ کیلوتن تی‌ان‌تی.فعل و انفعالات اتمی در مرکز این بمب باعث گرمائی حدود چندین میلیون درجه سانتیگراد شد. این گرمای عظیم هر چیزی را تا شعاع یک و نیم کیلومتری مرکز اصابت بمب بطور کلی ذوب نمود.مردمی که از دور دست انفجار «پسرک» را در آسمان هیروشیما مشاهده کردند می‌گفتند که خورشید دیگری را در آسمان دیده‌اند. دو سوم ساختمان‌های هیروشیما از جمله کارخانه‌های فولادسازی و صنعتی چون میتسوبیشی در اثر این بمباران نابود شدند.تنها چیزی که از شهر باقی‌ماند ساختمان تالار ترویج صنعتی استانی هیروشیما بود که انفجار، بالای گنبد این بنا رخ می‌دهد و به خاطر قرار گرفتن در کانون مرکزی انفجار، کاملاً ویران نشد. عملیات دوم: بمباران ناگاساکی * محل شهر ناگاساکی در استان ناگاساکیدو روز پس از بمباران هیروشیما و بر خلاف انتظار و میل آمریکا، دولت شوروی به امپراتوری ژاپن اعلان جنگ داد و نیروهای ارتش سرخ شوروی به مواضع ژاپن در منچوری یورش بردند. ورود شوروی به جبهه جنگ اقیانوس آرام باعث شد که دولت آمریکا مصمم شود هرچه سریعتر جنگ را به نفع خود و بدون مشارکت شوروی خاتمه دهد. در این راستا استفاده بیشتر از سلاح هسته‌ای ساده‌ترین راه فشار بر ژاپن بود، و نیروهای مسلح آمریکا برای استفاده مجدد از بمب هسته‌ای نیازی به مجوز جدید دولت نداشتند؛ زیرا مجوزی که ترومن برای حمله اتمی صادر کرده بود اجازه استفاده از بمب‌های جدید را می‌داد. بر اساس اطلاعات هواشناسی نیروی هوایی آمریکا، بازهٔ زمانی مساعد برای حمله دوم به ژاپن سه روز پس از حمله اول پدیدار می‌شد، و باید از این بازه حداکثر استفاده به عمل می‌آمد. هدف بعدی برای بمباران هسته‌ای، شهر کوکورا بود که صنایع گسترده نظامی و اسلحه‌سازی در آن وجود داشت. در ابتدای ماموریت بر اساس گزارش هواشناسی، دید مناسبی برای هدفگیری بر فراز کوکورا وجود داشت. اما وقتی هواپیمای بمب‌افکن به حدود منطقه مورد نظر رسید، تمام آسمان شهر با دود و غبار پوشیده شده بود و امکان پیدا کردن هدف را از میان برده بود. علاوه بر دید کم، پدافند هوایی و ظاهر شدن هواپیماهای شکاری ژاپن مساله را کمی بغرنج کرده بود. پس از صرف نظر از بمباران منطقه کوکورا، بمب‌افکن آمریکایی فقط سوخت کافی برای بازگشت به پایگاه هوایی در اوکیناوا داشت. فرمانده عملیات تصمیم گرفت که بجای رها کردن بمب اتمی در دریا و یا بازگرداندن آن به پایگاه، بهتر است آن را بر روی ناگازاکی بیندازند که در مسیر بازگشت بمب‌افکن به پایگاه هوایی در اوکیناوا قرار داشت و یکی از اهداف کم‌اهمیت‌تر آمریکا در ژاپن محسوب می‌شد. آسیبهای وارده به هیروشیما به مراتب بیشتر از ناگازاکی بوده است چرا که هیروشیما شهری صاف بوده و تشعشعات هسته ای تمام شهر را در نوردید ولی ناگازاکی حالتی داشت که شهر در میان دو دره تقسیم شده بود و نصف شهر در یک دره و نصف دیگر در دره مجاور قرار داشت و با رها سازی بمب هسته ای در یکی از دره ها بخش دیگر شهر که در دره دیگر قرار داشت به مراتب آسیب کمتری دیدبدین ترتیب در تاریخ پنجشنبه ۹ اوت ۱۹۴۵ میلادی، بمب دیگری به نام «مرد چاق» (به انگلیسی: Fat Man)‏ بر روی شهر ناگاساکی انداخته شد.پس از نابودی ناگازاکی، ژاپن مجبور به تسلیم شد مراسم یادبود هیروشیماهرساله در روز ۱۰ اوت مراسم بزرگی برای یادبود قربانیان بمباران‌های هسته‌ای در پارک یادمان جنگ شهر ناگاساکی برگزار می‌شود. در پایان این مراسم، نخست وزیر ژاپن طی قرائت قطعنامه‌ای درخواست حرکت به سمت جهانی عاری از سلاح‌های هسته‌ای را مطرح می‌نماید. دُرناهای کاغذیهمه ساله مردم سراسر جهان با درست کردن درناهای کاغذی و فرستادن آن به مرکز ساداکو در پارک یادمان جنگ شهر ناگاساکی، همدردی خود را با قربانیان بمباران و انزجار خود را از کاربرد و گسترش سلاح‌های هسته‌ای اعلام می‌کنند.
مجسمهٔ ساداکو در این پارک به یاد دختر ۱۲ ساله‌ای به نام ساداکو ساساکی برپا شده که پس از جنگ جهانی دوم به دنیا آمد ولی در اثر تشعشعات رادیواکتیو باقی‌مانده از انفجار ناگاساکی، دچار سرطان خون شد و درگذشت. بر اساس افسانه‌های ژاپنی، اگر کسی هزار دُرنای کاغذی درست کند، یکی از آرزوهایش برآورده می‌شود. ساداکو درحالیکه در بیمارستان بستری بود، با تشویق دوستانش و کمک برادرش شروع به ساختن درناهای کاغذی کرد، اما پس از ساخت ۶۴۴ درنا درگذشت. در سال ۱۹۶۵ میلادی، از مجسمه ساداکو در حالیکه درنایی طلایی در دست دارد در پارک صلح هیروشما پرده‌برداری شد. ساداکو ساساکی روی درنایش می‌نوشت:من «صلح» را روی بال تو می‌نویسم تا تو به همه جهان پرواز کنی واکنش‌ها در برابر بمباران هسته‌ای* وزیر دفاع سابق ژاپنروز ۳۰ ژوئن ۲۰۰۷، فومیو کیوما وزیر دفاع وقت ژاپن در اظهاراتی درباره جنگ دوم جهانی، تلویحاً بمباران اتمی این دو شهر ژاپن توسط نیروهای آمریکایی در اوت سال ۱۹۴۵ را اقدامی لازم دانسته بود. وی گفته بود: «برای پایان دادن به جنگ جهانی دوم، چاره‌ای جز بمباران اتمی و کشتار تعداد کثیری از مردم وجود نداشته است.»افکار عمومی ژاپن واکنش شدیدی به این اظهارات نشان دادند و شینرو آبه، نخست وزیر ژاپن، اظهارات وزیر دفاع را تقبیح کرد. چند روز بعد در ۳ ژوئیه ۲۰۰۷، وزیر دفاع تحت فشار افکار عمومی مجبور شد اظهار نظر قبلی خود دربارهٔ بمباران اتمی هیروشیما و ناگازاکی را پس بگیرد و با عذرخواهی از مردم این دو شهر، از مقام خود استعفا دهد. خدمه هواپیمای بمب‌افکنفرمانده هواپیمای «بی-۲۹» که در جنگ جهانی دوم نخستین بمب اتمی را بر شهر هیروشیمای ژاپن فروانداخت در سن ۹۲ سالگی درگذشت. «پل وارفیلد تیبت جونیر»، در خانه‌اش در شهر کلمبو در ایالت اوهایوی آمریکا درگذشت.سه تن از خدمه این هواپیمای جنگی، اظهار داشته‌اند که «کاربرد سلاح اتمی اقدامی لازم در تاریخ» بوده و آنها از این کار « به دلیل پایان دادن به جنگ جهانی دوم پشیمان نیستند».