Пока в Токио кипели дебаты, майор Чарльз Суини управлял самолетом В-29 Bock’s Саг, который нес на борту плутониевую бомбу «Толстяк» для сброса на основную цель — арсенал города Кокура. Хотя майор получил информацию о благоприятных погодных условиях, город оказался затянут туманом, а также дымом, который поднимался с близлежащего городка, недавно подвергнутого бомбардировке. Самолет Суини стали преследовать истребители, вдобавок по нему открыли огонь зенитки и к тому же заканчивалось горючее. Но Суини повернул в сторону Нагасаки, своей запасной цели, а не понес бомбу обратно на Тиньян и не сбросил ее в океан. Над Нагасаки было облачно, но бомбардир нашел в тучах небольшой просвет, которого хватило, чтобы сбросить бомбу.
Бомба «Толстяк» упала на Нагасаки в 12:02 (11:02 по местному времени). Она взорвалась на высоте 500 метров над городом с силой, эквивалентной взрыву около 22 000 тонн тротила. Крутые холмы, окружавшие город, помогли ограничить распространение взрыва и снизить его разрушительную силу, но бомбардировка все равно унесла жизни более 70 000 человек.
Большая шестерка все еще колебалась, когда появилась новость о бомбардировке Нагасаки. Позже в тот же день император Хирохито наконец вмешался и сдвинул ситуацию с мертвой точки, настояв на капитуляции Японии. Официальное предложение о капитуляции было послано в Вашингтон при посредничестве нейтральных Швеции и Швейцарии 10 августа. В принципе в этом предложении дублировались условия Потсдамской декларации, но с одной значительной оговоркой: «Декларация не содержит никаких требований, которые ставили бы под сомнение прерогативы Его Величества как суверенного правителя».
На деле это была уступка, на которую ранее рекомендовал пойти Стимсон, и, казалось, Трумэн готов пойти на нее.
Но на это не был готов Бирнс. Туманная формулировка отражала взгляды националистически настроенного Председателя Тайного Совета Киитиро Хиранумы, который фактически вновь ставил теократическую власть Императора как «воплощенного бога» выше законов, созданных людьми. Итак, в чем именно заключались «прерогативы» императора? Позволяли ли они налагать имперское вето на все решения Союзников, касавшиеся оккупации и реформ в послевоенной Японии? Зачем соглашаться на такую уступку сейчас, говорил Бирнс, после того как атомные бомбардировки и вступление СССР в войну практически заставили Японию подчиниться?
По просьбе Трумэна Бирнс составил ответное письмо. Он был прямолинеен, но оставил значительную свободу толкования, предполагая, что японцы сами смогут определить роль императора. «С момента капитуляции, — писал он, — права Императора и японского правительства на управление государством будут определены Главным командованием союзных сил, которое примет те меры, которые сочтет целесообразными для выполнения условий капитуляции».
Хотя Гровс уже готовил к отправке на Тиниан третью атомную бомбу, которую планировалось сбросить после 17 августа, Трумэн уже потерял охоту к атомным побоищам. «Трумэн распорядился прекратить атомные бомбардировки. Он сказал, что превратить в ничто еще 100 000 людей было бы слишком чудовищно. Он отказывался от идеи убийства, по его словам, „всех этих детей“».
В Токио письмо Бирнса не помогло продолжить выход из тупика. Анами доказывал, что у страны еще есть силы сражаться. Перехваченные радиосообщения опять же свидетельствовали о намерении японцев воевать до самого конца: «Однако Имперская армия и флот решительно намерены продолжить прилагать усилия для сохранения целостности государства [одно или два слова пропущено] даже ценой уничтожения армии и флота». 13 августа Трумэн приказал военно-воздушным силам возобновить бомбардировки на японских островах зажигательными бомбами. Тем временем активизировались дебаты о сбросе третьей атомной бомбы на Токио.
Наконец 14 августа Император вновь вмешался в происходящее. Хирохитозаговорилонеобходимости «стерпеть нестерпимое» и приказал своим министрам составить Имперский рескрипт (официальный указ) о том, что страна принимает Потсдамскую декларацию. В этом рескрипте признавалось, что «теперь у врага есть новое ужасное оружие, способное лишить жизни множество невинных людей и нанести неисчислимый ущерб». Император записал свою речь на пленку, чтобы на следующий день эти слова передали по радио всей нации. Армейские офицеры попытались совершить переворот и даже помешать записи речи. Переворот не состоялся, Анами лишил себя жизни. Сообщение было передано утром 15 августа 1945 года.