7月16日早上，钟表的指针快要指向5:29，前来观察核试爆的科学家越发局促不安。所有人的眼睛都紧盯着一座100英尺高的铁塔顶部。这座铁塔耸立在新墨西哥州阿拉莫戈多陆军航空兵基地的偏远地区，距离设在掩体内的控制中心以北1万码。这是人类历史上第一次原子弹试爆即将发生的地点。原子弹的个头与大众汽车一样大，看起来就像是一个插满天线的大铁球。这枚原子弹名叫“瘦子”，是内爆式的钚弹，使用的是汉福德反应堆浓缩的钚元素。
由于雷电天气，原定于凌晨4:00的试爆已经延后一个多小时。一些科学家甚至认为，有必要继续延迟试爆。然而，曼哈顿计划的负责人罗伯特·奥本海默博士十分淡定，天气也开始好转。
倒计时进入最后几秒，奥本海默“紧张起来”，“几乎上不来气儿”。当发令员大声喊出“引爆！”的口令时，奥本海默抱着立柱保持站立并盯着正前方。
一道巨大的亮光“相当于好几个正午的太阳，一团如蘑菇状的巨大火球冲上1万英尺的高空，然后亮度才开始减弱”；紧接着又传来“爆炸的低沉咆哮”。阿尔伯克基、圣菲、埃尔帕索以及方圆180英里之内的许多地方的人都看到了这团火球。爆炸的巨响也传到了100多英里以外的地方。随后，爆炸产生的大量烟尘形成了一片带着巨大力量“向上翻滚的”乌云，“只用了几分钟就上升到4.1万英尺的高空，抵达亚平流层”。铁塔所在位置只剩下一个直径1 200英尺、坡度平缓的巨大弹坑，“所有的植被都消失得无影无踪”。铁塔已经“蒸发了”。
一名目击者对爆炸的描述是“前所未有、宏伟壮丽、惊天动地、令人胆寒”。整个大地都被“金色、紫色、蓝紫色、灰色和蓝色”的光芒照亮，一派清晰美丽的景象难以形容。三十秒后，一股“气浪猛烈地冲击着人们和物品，紧接着又传来强烈、持续、可怕的巨响，仿佛警告着世界末日降临，让我们感到自己的渺小”。
看到原子弹引爆后，奥本海默“紧张的神情一扫而空，变得一脸轻松”，但是站在掩体后边的许多观察人员都“被爆炸的冲击波击倒”。室内紧张的气氛消失了，在场的科学家纷纷相互祝贺。一位参观试爆的准将写道：
每个人都感觉到，“没问题了！”无论现在发生什么，大家都知道这个看似不可能的科研任务已经完成了。核裂变再也不会深藏在理论物理学家的梦想之中了，而是在诞生的那一刻就展现出几乎所有的威力。作为一种全新的巨大力量，核裂变既可用来行善，也可用来作恶。掩体里所有的人都感到，凡是参与原子弹研发的人都应当奉献自己的生命，以确保原子弹用于正义的事业。
为原子弹研发“极其特殊的爆炸装置”的基斯佳科夫斯基博士(Dr Kistiakowsky)是一个“性格冲动的俄罗斯人”。他一把抱住奥本海默，不停地大笑。那位准将写道：“几分钟之内，所有压抑的情绪全都释放出来了，所有人似乎都马上意识到，试爆结果远超科学家最乐观的预期和最狂热的希望。所有人似乎都感觉到，他们见证了一个新时代，即原子能时代的到来。”此外，他们全都感到，“不管发生其他任何事情”，美国现在已经获得了“迅速结束”太平洋战争的手段，能够“拯救成千上万美国士兵的生命”。
杜鲁门总统与随行人员乘坐奥古斯塔号(Augusta)重型巡洋舰，经过九天“愉快”的航程横渡大西洋，于7月15日抵达比利时首都安特卫普。之后，一行人乘机前往柏林加图机场。杜鲁门在机场见到了亨利·史汀生、海军上将金以及一名苏联代表，并在检阅了绰号为“车轮上的地狱”的美国陆军第二装甲师的仪仗队后，乘车前往位于距离机场不远的巴伯尔斯贝格镇(Babelsberg)的临时居所。那是一座舒适的“灰泥饰面的三层建筑”；这之前是德国电影业巨头的居所，在杜鲁门入住后被称作“小白宫”（虽然居所外墙使用的是黄色涂料）。
7月16日上午，英国首相登门拜访。这是二人的首次会面。杜鲁门对丘吉尔印象深刻，他后来写道：“丘吉尔是一个为自己的祖国和盟军事业做出了卓越贡献的人，我与他一见如故。他向我打招呼的方式非常坦率诚恳。”尽管他们没有就会议的细节进行任何讨论，但杜鲁门还是告诉丘吉尔，他准备了一份议程，并且询问丘吉尔是否也准备了议程。
“没有，我不需要议程。”丘吉尔答道。
杜鲁门原定与斯大林的会面被推迟到第二天（美方后来才知道，这位苏联领袖的心脏出了点儿小问题），于是他整个下午都在柏林观光。当乘车经过位于威廉大街上被夷为废墟的德国总理府时——希特勒总是在这里向纳粹党的支持者慷慨陈词，杜鲁门有感而发：“这就是不自量力的下场。”
当天晚上，杜鲁门晚餐后正在喝咖啡，突然被告知，史汀生和马歇尔将军正在赶来的路上，要讨论一个重要的问题。杜鲁门在二楼的办公室接见了他们。刚刚被任命为国务卿的吉米·伯恩斯也在场。史汀生把他的特别助理、过渡委员会成员乔治·L.哈里森(Georg
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