格罗夫斯以为广岛没有美国的俘虏，其实投放原子弹时，广岛有23名美国战俘。爆炸后的2个星期内，或许感到最恐怖的不是当地人甚至不是日本人，而是10名美国B-29轰炸机机组的战俘。
8月8日，1架执行轰炸广岛任务的美军B-29轰炸机在日本邻近的海域迫降，10名机组人员在救生筏上度过了一周，后来被日本渔船捕获。9天后，10名被俘机组人员被送到广岛。当时，他们眼睛被蒙上，手脚被牢牢捆在一起，躺在城东练兵场的草地上。周围站满了愤怒的人群，他们想把对美国人的仇恨都发泄到这些战俘身上。战俘只要有任何动作，都会遭来一阵毒打。为他们当翻译的是军事警官福井伸一上尉，他在美国留过学，对美国有些好感，所以保护了他们。当那些围观的日本渔民准备了一块大砧板，要在上面切下美军俘虏的头时，福井出面阻止了他们的疯狂行动。他将俘虏押上一辆卡车，对着人群大声喊：“我是负责他们的人！”人们只好让卡车开走。一路上，福井不停地给被俘的美国人大讲投放这种超级炸弹是多么不人道。
当车开到广岛火车站时，福井让司机停下，把战俘的遮眼布拿了下来。“看看你们干了些什么！”他愤怒地叫道，“一颗炸弹！就一颗炸弹！”这些美国俘虏面无表情地坐在卡车里，穿过市区。机组报话员马丁塞普夫后来回忆：“那真是一次可怕的行程，看不见一幢立着的房屋，任何物体都不会移动，猫狗都没了踪影。空气中充满了一股烧焦头发的奇怪味道。没有任何声音，只听到福井愤怒地叫喊：‘一颗炸弹！就一颗炸弹！’”
到城郊的时候，卡车再度停下，又有2名美国战俘被送上车。他们是来自马萨诸塞州罗威尔地区的海军飞行员诺曼·布里斯特和肯塔基州考宾地区的空军中士拉尔夫·尼尔。两人不断地呕吐，仿佛正在忍受着巨大的疼痛。B-29雷达军官斯坦利·莱纹后来回忆道：“我永远忘不了当时的情景，从他俩的嘴里和耳朵里不停地流出黏黏的可怕的绿色液体。”
这两名幸存的美军俘虏说，8月6日，他们与另外21名美国飞行员被关押在广岛。他们只记得发生了一次大爆炸，然后大火开始燃烧。当时他们两人跳进了1个污水池，所以才保住了性命。这些美军俘虏都没听说过原子弹，卡车上其他的人也不知道，他们对这次爆炸感到万分惊讶。当然，他们还不知道，这两位俘虏的症状正是致命的核辐射中毒反应。当天晚上，这群战俘被监禁在1个日本军营的囚室里。那2名经历广岛爆炸的俘虏感到疼痛难忍，不停地叫喊着。看守的日本人实在不耐烦了，就把1只急救箱送给这两位俘虏，他们马上为这两个人注射了吗啡，可是吗啡也不管用。俘虏们要求为他们想想办法，军医来了，但他愤怒地说：“我想听听你们有什么办法，炸弹是你们投的，我能有什么办法。”
整个夜晚，2个垂死挣扎的人在痛苦中叫喊着。“他们祈求我们，用枪把他们打死，快点结束他们的痛苦。”莱纹回忆说，“不到天亮，他们就死了。”
索耶也是广岛美国战俘营中的1个战俘，他在1篇题为《原子弹落下那一天》的回忆录中说：“爆炸发生的那天，一片混乱，日本兵忙着挖掘砖瓦堆寻找幸存者，也忙着搜寻其他战俘。他看到一堵烧黑了的墙壁，墙上有个灰色的人身轮廓，看上去像幽灵一样，阴森恐怖。”索耶判断，“爆炸时，这个人一定是靠墙站着的。”
索耶恶心得直反胃，在仓库那儿，他们找到了另外几个战俘的尸体。有2个倒在地上，第三个仍坐着，眼睛睁得大大的。眼珠化成了蜡状液汁，从肿胀发红的脸上慢慢流下来。
广岛大约有3200名日裔美国人，弗洛伦斯·加妮特就是第二代日裔美国人。美军核袭广岛前，她与祖父祖母居住在一起。爆炸当天，加妮特幸免于难，但是不停地呕吐、腹泻，身体极度虚弱，天上落下的黑雨弄得她满身都是。加妮特最后终于找到了祖父和祖母的尸骨。她把他们放到一堆木头和报纸上。这时来了1名士兵，帮她火化了。
爆炸中心的温度高达上亿度，处在中心的许多人瞬间消失得无影无踪，幸存的亲属一直以为他们失踪了。更多人刹那间被炸得粉碎，以至于连残骸都找不到。死难者的亲属只好就地捧起一把灰土，权当祭奠时的亡灵。