不过，在这一切发生之前，1945年8月6日，一架B-29在日本广岛投下了一枚原子弹。三天后，第二枚原子弹在长崎投下。第二枚原子弹投放完毕之后，针对如何投降的问题，日本最高战争指导会议的六位成员打成了三三平手，最后还是日本天皇打破了僵局并呼吁和平。那么，究竟是什么最终导致了日本的投降呢？
在他于8月15日对国家发表的那篇前所未有的无线电讲话中，日本天皇通过使用“残虐炸弹”一词来为日本的投降辩解，他称这种炸弹的威力是“实难逆料”的。日本投降后不久，美国战略轰炸调查团的成员们就在调查主管富兰克林•多利埃（Franklin D'Olier）的带领下进驻了日本。他们讯问了日本领导人，以了解究竟是什么导致了日本的投降。
日本内阁书记官迫水久常说：“结束战争的机会来了。没有必要责怪军方、产业工人或任何人──只是因为那颗原子弹。这是个不错的理由。”日本首相铃木贯太郎证实了这一点，但表示他需要适当的机会来说服军事将领们的顽固态度，原子弹轰炸恰好给了他这个机会。
原子弹轰炸还在不断地引发争议，美国战略轰炸调查团也加入了这场辩论。他们认为日本将在11月1日前投降──在没有使用原子弹、没有进攻日本本土、没有苏联参战的情况下投降，这意味着原子弹轰炸是不必要的。不过，战略轰炸调查团对11月份日本投降的预测是基于这一假设，即刚刚崭露头角的轰炸力度的日渐加强将很快开始。随着第8航空队抵达冲绳，预计在9月初开始的轰炸行动中在日本的投弹量将接近原来的三倍。与原子弹相比，大轰炸对日本的毁灭效果将是不同的，但同样是巨大的。
如果没有轰炸和进攻日本本土，那该怎么办呢？美国海军的封锁会引发大饥荒么？据调查团披露，从1941年起日本就开始实行配给制了，到1945年，日本的食品情况是“严峻的”。不过，饥饿封锁将持续多久？还有，有多少平民会在军事将领放弃战争之前死亡？
在战争期间，日本人总共羁押了558000名战俘和被关押在监狱集中营的人员。这些战俘营和集中营的死亡率约为40%──十倍于德国人的集中营。而在日本统治下的数百万亚洲人民将继续遭受奴役，直到封锁使日本精疲力竭为止。
与在欧洲所做的类似，轰炸调查团分析了日本经济以及轰炸活动对其造成的破坏，采取的方法包括讯问、实地考察、拍照和大量的数据收集。调查团的主管人员针对太平洋战场发布了108份报告，其中一些报告存在争议。
心理战
美国战略轰炸调查团收集的统计数据是很有启发意义的。在所有扔到日本本土上的炸弹中，由B-29所投放的占91%；而在战争最后五个月所投放在日本本土上的炸弹中（按重量计算），由B-29所投放的占96%。空袭摧毁了数以百计的工厂和数千个“家庭工场”。
日本人企图分散到地下工厂和洞穴中以避免遭受攻击，但这种努力只能进一步加剧对稀缺资源的消耗。日本的工业生产在1944年11月至1945年7月间一直在下降。在没有遭受轰炸的城市中，1945年6月的产量是其战时峰值的94%，但在被轰炸的城市中，产量下降到了其最高值的27%。到1945年7月，铝的产量为最高值的9%，而炼油和铸锭钢的产量则为其最高点的15%。
调查得出的结论是：“到1945年7月，日本的经济体系已经崩溃了，民用物品的生产已经低于维持生计的水平。军火产量已减少到不足战时高峰值的一半，这一水平无法支持日军针对我们的进攻部队开展持续的军事行动。日本继续抵抗的经济基础已经被破坏了。”
柯蒂斯•李梅将军彻底改变了美军的轰炸战略──从昼间高空突袭到夜间低空使用燃烧弹突袭
