L'énergie née de la fission nucléaire se libère de trois façons: 35 % sous forme d'énergie thermique, 50 % emporté par l'onde de choc et le souffle, et 15 % émis sous forme de radiations nucléaires. Dès le premier millionième de seconde, l'énergie thermique est emportée, dans un flash de lumière blanche éblouissante, par des rayons X qui transforment l'air en une boule de feu - d'environ un kilomètre de rayon et de plusieurs millions de degrés - planant quelques secondes sur Hiroshima, et par une onde thermique qui se propage à la vitesse de la lumière, brûlant tout sur son passage. Au sol, la température atteint plusieurs milliers de degrés sous le point d'impact; dans un rayon de 1 km, tout est instantanément vaporisé et réduit en cendres. Jusqu'à 4 km de l'épicentre, bâtiments et humains prennent feu spontanément ; les personnes situées dans un rayon de 8 km souffrent de brûlures du 3ème degré.
Engendrée par la phénoménale surpression due à l'expansion des gaz chauds, une onde de choc se forme et progresse à près de 1000 km/h, semblable à un mur d'air solide de forme sphérique. Accompagnée de vents d'une violence inouïe qui projettent les débris et entretiennent des tempêtes de feu, elle réduit tout en poussières dans un rayon de 2 km. Sur les 90 000 bâtiments de la ville, 62 000 sont entièrement détruits