Sau vụ nổ ở Hiroshima, Tổng thống Truman tuyên bố, "nếu bây giờ họ không chấp nhận các điều kiện của chúng ta, họ sẽ phải gánh chịu cơn mưa tàn phá từ trên trời, những thứ chưa hề được biết đến trên Trái Đất". Ngày 8 tháng 8 năm 1945, những truyền đơn được thả từ trên không, những cảnh báo phát tới Nhật Bản từ Đài phát thanh trên đảo Saipan (khu vực Nagasaki đã không nhận được những truyền đơn này cho đến ngày 10 tháng 8 mặc dù chiến dịch rải truyền đơn trên toàn Nhật Bản đã bắt đầu trước đó cả tháng).

Chính phủ Nhật Bản vẫn không phản ứng gì với Tuyên bố Potsdam. Thiên hoàng Hirohito, chính phủ và Hội đồng chiến tranh vẫn đang xem xét bốn yêu cầu đổi lấy sự đầu hàng của Nhật: duy trì kokutai (tổ chức đế quốc và thể chế quốc gia), giao cho các cơ quan đầu não của đế quốc trách nhiệm giải trừ vũ trang, và giải trừ quân bị, không chiếm đóng Nhật Bản và ủy quyền cho chính phủ Nhật Bản trừng phạt tội phạm chiến tranh.

Bộ trưởng Ngoại giao Xô viết Vjacheslav Mihajlovich Molotov ngày 5 tháng 8 thông báo tới Tokyo về việc hủy bỏ Hiệp ước trung lập Xô-Nhật. Chỉ vài phút sau nửa đêm ngày 8 tháng 8 giờ Tokyo, bộ binh, thiết giáp và không quân Liên Xô mở cuộc tấn công đội quân Quan Đông ở Mãn Châu. Bốn giờ sau đó, rạng sáng ngày 9 tháng 8, Tokyo nhận được lời tuyên chiến của chính phủ Liên Xô. Giới quân sự cấp cao của lục quân Nhật Bản, với sự ủng hộ của Bộ trưởng chiến tranh Anami Korechika, bắt đầu chuẩn bị ban hành lệnh thiết quân luật trong cả nước nhằm ngăn chặn bất kỳ kẻ nào nỗ lực cho hòa bình.

Trách nhiệm chuẩn bị cho nổ quả bom thứ hai được giao cho Đại tá Tibbets, chỉ huy phi đoàn 509 ở Tinian. Dự kiến đánh bom ngày 11 tháng 8 tại Kokura, trận đột kích chuyển sớm lên để tránh thời gian 5 ngày tiết trời xấu bắt đầu từ ngày 10 tháng 8. Ba quả bom ở tìnn trạng tháo rời đã được chuyển đến đảo Tinian với ký hiệu ghi bên ngoài F-31, F-32 và F-33. Ngày 8 tháng 8, việc kiểm tra lần cuối cùng hoàn thành ở Tinian bởi Thiếu tá Charles Sweeney, người sẽ lái chiếc B-29 Bockscar thả bom. Việc lắp rắp F-33 cho công tác kiểm tra và F-31 được dùng cho nhiệm vụ ngày 9 tháng 8.