Llevó a cabo el bombardeo atómico sobre Hiroshima y Nagasaki (Japón), en agosto de 1945.

[3]​La Misión especial 16 se retrasó dos días hasta el 11 de agosto, debido a las previsiones meteorológicas adversas.

La bomba de plutonio no requería ser armada en vuelo, pero sus seguros se retiraron 30 minutos después del despegue realizado a las 03:45 (todas las referencias en hora de Tinian; en Nagasaki era una hora más temprano) cuando Bockscar alcanzó los 5000 pies (1500 m) de altitud.

Los aviones meteorológicos informaron que los dos objetivos estaban dentro de los parámetros de ataque visuales requeridos, mientras que Bockscar rodeó Yakushima esperando al avión fotográfico.

Finalmente la misión se desvió a un nuevo objetivo sin el avión fotográfico, con treinta minutos de retraso sobre el horario previsto.

Cuándo Bockscar llegó sobre Kokura 30 minutos más tarde, el área cubierta por las nubes había aumentado hasta el 70%, y las tres pasadas en los siguientes 50 minutos fueron infructuosas para bombardear visualmente.

Los comandantes decidieron reducir la potencia para conservar combustible y desviarse a Nagasaki, bombardeando guiándose del radar si fuese necesario.

(dos horas por detrás del programa) utilizando el radar; pero Fat Man finalmente se pudo lanzar visualmente aprovechando un claro abierto entre las nubes a las 12:01.

[6]​ Groves esperaba tener otra bomba atómica a punto para fletarse el 13 de agosto y ser usada el 19 de agosto, con tres más disponibles en septiembre y otras tres en octubre.

Some Punkins (tripulación B-7, Price) se considera que lanzó las últimas bombas por parte de la Vigésima Fuerza Aérea en la Segunda Guerra Mundial.

[8]​ Después del anuncio de la rendición japonesa, el 509th Composite Group voló otras tres misiones completando 31 incursiones los días 18, 20 y 22 de agosto, una vez detenidas las operaciones bélicas.