事實證明，原子彈沒能導致日本投降。日本當局向人民隱瞞了美國人使用核武器的消息，繼續準備在本土決戰。甚至沒有在日本的最高決策層會議上討論廣島遭到原子彈轟炸的問題。美國總統杜魯門8月7日在美國廣播電台發表聲明，宣布使用了新式武器原子彈轟炸日本，這席話被日本當局說成只是盟軍的宣傳。日本軍方堅持說，日本陸海軍還能作戰，還能給予敵人沉重打擊，並為日本爭取體面的停戰條件。
據美國軍方估計，為了保證在日本的登陸，至少需要9顆原子彈。但眾所周知，在轟炸了廣島和長崎之後美國已經沒有現成的原子彈了，製造新的原子彈需要很長時間。
心理作用大于軍事作用
顯然，用原子彈轟炸日本城市不是為了達到什麼重要軍事目的。戰爭期間指揮太平洋盟軍的麥克阿瑟將軍1960年承認，「1945年使用原子彈從軍事上講沒有任何必要性」。為了掩蓋使用原子彈的真正意圖，杜魯門1945年8月9日說，為避免平民傷亡而對廣島的軍事基地進行了核打擊。但事實是，在決定使用核武器時，美國領導人的目的就是為了對付日本市民。文件無可辯駁地證明了這一點。美國司令部8月2日的第13號令內容明確。「進攻日期——8月6日。攻擊目標——廣島市中心和工業區。第二個後備目標是小倉的武器庫和市中心。第三個後備自標是長崎市中心。」
在對廣島和長崎人口密集的市中心進行核打擊時，美國人首先希望達到的是心理效應，為此殺死了許多人。杜魯門本人贊成其顧問的建議，該建議說：「應當儘快對日本使用原子彈，應當投在有大量工人的軍工廠，使用它無需提前警告。」這個建議得到了採納。美國對日本使用原子彈的第二個目的是嚇唬蘇聯和其他國家。擁有核壟斷可以使自己在戰後世界占統治地位。在準備使用原子彈時，美國領導人指望轟炸可「使蘇聯變得更好說話」。因此，很難不同意英國學者布萊克特的觀點：「使用原子彈不是對付俄羅斯的最後一個行動」。原子彈在廣島和長崎爆炸並不是第二次世界大戰結束的尾聲，而是冷戰開始的第一聲炮響。
有這樣一種說法，說什麼史達林得知長島的原子彈爆炸後加快了蘇聯參與對日作戰的步伐，以便在戰後解決東亞問題時有發言權。也許是這樣，也許情況恰恰相反。大概，杜魯門急於趕在蘇聯參戰之前使用原子彈，以便將勝利的全部桂冠都戴在美國頭上，並得到占領和控制戰敗日本的壟斷權。至於史達林，其行為無可指責：蘇聯是在8月8日開始對日作戰的，此舉符合雅爾達會議規定的義務，恰好是在德國投降三個月之後。
在決定轟炸廣島後，美國人相信史達林將會履行諾言，在遠東向他們提供軍事支持。1945年5月28日美國總統在莫斯科的私人代表霍普金斯告訴華盛頓，史達林親自通知他和美國大使，蘇聯軍隊將在8月8日前在滿洲戰場全線開戰。盟軍認為，正是蘇聯參戰使日本人最終相信全面失敗是不可避免的。隨後發生的事件證明這種評價是正確的。
8月9日，在日本內閣召開的緊急會議上，日本首相鈴木說：「今晨蘇聯開戰使我們陷人絕境，繼續戰爭已是不可能的了。」日本天皇裕仁在告日本軍人的詔書中也沒有提到廣島和長崎的原子彈，只是說「現在蘇聯開始對我們作戰，繼續抵抗就會使帝國賴以生存的基礎受到威脅」。
可見，美國投放的原子彈給日本統治者造成很大的心理壓力，但是這並不是促使日本投降的主要原因，日本投降的主要原因是，蘇聯開始對日宣戰，這使得日本統治者看到戰爭不可能取得勝利，或者說為他們取得有利的停戰條件，反而有可能威脅到日本天皇的統治地位，因此不得不投降。
