Соединенные Штаты взорвали две атомные бомбы над японскими городами Хиросима и Нагасаки 6 и 9 августа 1945 года соответственно. В результате двух взрывов погибло от 129 000 до 226 000 человек, большинство из которых были гражданскими лицами, и они остаются единственным применением ядерного оружия в вооруженном конфликте.

В последний год Второй мировой войны союзники готовились к дорогостоящему вторжению на материковую часть Японии. Этому начинанию предшествовала обычная и зажигательная кампания, в результате которой были опустошены 64 японских города. Война в Европе завершилась, когда Германия капитулировала 8 мая 1945 года, и союзники полностью сосредоточили свое внимание на войне на Тихом океане. К июлю 1945 года Манхэттенский проект союзников произвел два типа атомных бомб: «Толстяк», плутониевое ядерное оружие имплозивного типа; и «Маленький мальчик», оружие деления пушечного типа с обогащенным ураном. 509-я составная группа ВВС США была обучена и оснащена специализированной версией Silverplate Boeing B-29 Superfortress и переброшена на Тиниан на Марианских островах. Союзники призвали к безоговорочной капитуляции имперских японских вооруженных сил в Потсдамской декларации от 26 июля 1945 года, альтернативой было «немедленное и полное уничтожение». Японское правительство решило проигнорировать ультиматум.

Согласие Соединенного Королевства было получено на бомбардировку, как того требовало Квебекское соглашение, и 25 июля генерал Томас Хэнди, исполняющий обязанности начальника штаба армии Соединенных Штатов, отдал приказ об использовании атомных бомб против Хиросима, Кокура, Ниигата и Нагасаки. Эти цели были выбраны потому, что они представляли собой крупные городские районы, в которых также находились важные в военном отношении объекты. 6 августа на Хиросиму был сброшен «Маленький мальчик», на что премьер-министр Судзуки подтвердил обязательство японского правительства игнорировать требования союзников и продолжать сражаться. Через три дня на Нагасаки был сброшен «Толстяк». В течение следующих двух-четырех месяцев в результате атомных бомбардировок погибло от 90 000 до 146 000 человек в Хиросиме и от 39 000 до 80 000 человек в Нагасаки; примерно половина произошла в первый день. В течение нескольких месяцев после этого многие люди продолжали умирать от последствий ожогов, лучевой болезни и травм, усугубляемых болезнями и недоеданием. Хотя в Хиросиме был значительный военный гарнизон, большинство погибших были мирными жителями.

Япония сдалась союзникам 15 августа, через шесть дней после объявления войны Советским Союзом и бомбардировки Нагасаки. 2 сентября японское правительство подписало акт о капитуляции, фактически положивший конец войне. Ученые тщательно изучили влияние взрывов на социальный и политический характер последующей мировой истории и популярной культуры, и до сих пор ведутся много споров об этическом и юридическом оправдании взрывов. Сторонники считают, что атомные бомбардировки были необходимы для быстрого прекращения войны с минимальными потерями; критики оспаривают, как японское правительство было вынуждено сдаться, и подчеркивают моральные и этические последствия применения ядерного оружия и гибели мирных жителей.

В ночь с 9 на 10 марта 1945 года ВВС США (USAAF) провели разрушительный налет на Токио, столицу Японии. Эта атака получила кодовое название Operation Meetinghouse USAAF и известна как Великий воздушный налет на Токио в Японии. Бомбы, сброшенные с 279 тяжелых бомбардировщиков Boeing B-29 Superfortress, сожгли большую часть восточного Токио. Более 90 000, а возможно, и более 100 000 японцев были убиты, в основном мирные жители, и один миллион остался без крова, что сделало это самое разрушительное воздушное нападение в истории человечества. Японская воздушная и гражданская оборона оказалась в значительной степени неадекватной; Погибло 14 американских самолетов и 96 летчиков.

Атака на Токио была усилением воздушных налетов на Японию, начавшихся в июне 1944 года. До этой операции ВВС США сосредоточились на кампании точечных бомбардировок японских промышленных объектов. Эти атаки в целом были безуспешными, что способствовало решению перейти к зажигательным бомбам. Операция, проведенная ранним утром 10 марта, была первым крупным налетом с зажигательными бомбами на японский город, и подразделения ВВС США использовали тактику, значительно отличающуюся от той, которая использовалась в точечных налетах, включая ночные бомбардировки с самолетов, летящих на малых высотах. Обширные разрушения, вызванные рейдом, привели к тому, что эта тактика стала стандартной для B-29 ВВС США до конца войны.

Были давние дебаты по поводу морали бомбардировки Токио 10 марта. Рейд часто приводится в качестве ключевого примера критики кампаний стратегических бомбардировок союзников, при этом многие историки и комментаторы утверждают, что для ВВС США неприемлемо преднамеренное нацеливание на гражданских лиц, а другие историки заявляют, что у ВВС США не было другого выбора, кроме как изменение тактики площадных бомбардировок, учитывая, что кампания точечных бомбардировок провалилась. Общепризнано, что тактика, использованная против Токио и в последующих подобных рейдах, была успешной в военном отношении. Память о нападении отмечена двумя официальными мемориалами, несколькими соседними мемориалами и частным музеем.