次日，日本外务大臣东乡立即拍了一个急电给驻莫斯科大使佐藤，要求佐藤立即往见莫洛托夫，摸清苏联态度。佐藤回电说：莫洛托夫一回到莫斯科后，我就要求被接见。莫洛托夫已通知我，将于明天8月8日下午5时予以接见。

8月8日，莫洛托夫按时接见了日本大使，莫洛托夫在接见时所做的唯一的事就是向日本大使递交了一份苏联对日宣战书。美国军方事先早已决定：第一颗原子弹爆炸后必须立即丢第二颗，以便使日本人了解到，美国的原子弹有的是。8月9日，还是那原班人马，再一次从蒂宁出发，飞往日本上空，在长崎投了第二颗原子弹。这颗原子弹的诨名叫作"胖子"，因为它的构造外型与第一颗稍有不同，是一个大肚子型的。

长崎是一个有着20万人口的城市，爆炸的效果良好，所以日本人又一次传出了长崎居民已死光的消息。当时，日本的大权落在"六巨头"之手。这六人是首相铃木、外务大臣东乡、海军大臣米内、陆军大臣阿部、海军参谋长丰田、陆军参谋长梅津。美国投掷原子弹的消息传出后，六巨头就在皇宫的地下防空密室内举行紧急会议。这儿还需要补充一个小小的插曲。

第一颗原子弹投下的第二天，一架美国侦察机被日本击落，驾驶员跳伞，被日本人活捉。这人名叫麦克迪尔达，他是一名普通飞行员，根本没有看见过原子弹，但日军司令部严加审讯，非要他招供原子弹的情况不可。于是麦克迪尔达就凭他个想象力做了一番描述："据了解，原子是可以分裂的，它在分裂时成为正子和负子。我们就制造了一个特大的容器，容器内部有铅壁一隔为二。我们把所有的正子纳入左室，把所有的负子纳入右室。当炸弹从空中投下时，我们使铅发热，自动融化，于是正子和负子就发生猛烈接触，因此就产生了巨大的爆炸力。炸弹一般高36英尺，底约24英尺见方。据我了解，广岛以后的第二个目标是京都或东京。但由于投弹需要条件，所以也可能是别的城市。第二颗原子弹将在不多几日内投下。"

果真，在麦克迪尔达招供后第二日，第二颗原子弹就投下来了。日本军方马上召集日本的第一流科学家研究麦克迪尔达的供词，这批科学家也一致认为他的供词有很大的可能性是真实的。