Официальная реакция СССР на уничтожение Хиросимы была сдержанной. «Известия» и «Правда» напечатали короткое сообщение ТАСС, в котором излагалось заявление Трумэна о том, что на Хиросиму была сброшена атомная бомба огромной разрушительной силы. В нем также говорилось, что Англия и Соединенные Штаты совместно работали над бомбой с начала 1940 годов, и передавался комментарий Трумэна, что при полном развертывании проекта в нем было задействовано 125 тысяч человек. Цитировалось предупреждение Трумэна, что Соединенные Штаты могут полностью уничтожить японский военный потенциал. Сообщалось также о планах учреждения Комиссии по атомной энергии и по принятию мер, которые обеспечивали бы использование атомной энергии для сохранения мира во всем мире.

На правительство Хиросима произвела более сильный эффект, чем можно было судить по советской прессе. Светлана Аллилуева, дочь Сталина, посетив дачу отца на следующий день после бомбардировки Хиросимы, обнаружила у него посетителей. «Они сообщили ему, что американцы сбросили свою первую атомную бомбу на Японию. Каждый был озабочен этим, и мой отец обращал на меня мало внимания».

Журналист Александр Верт высказался еще более эмоционально:

Новость повергла всех в крайне депрессивное состояние. Со всей очевидностью стало ясно, что в политике мировых держав появился новый фактор, что бомба представляет угрозу для России, и некоторые российские пессимисты, с которыми я разговаривал в тот день, мрачно замечали, что отчаянно трудная победа над Германией оказалась теперь, по существу, напрасной.

Поздним вечером 8 августа, после того как Советский Союз объявил войну Японии, Иосиф Сталин и Вячеслав Молотов приняли в Кремле американских дипломатов Аверелла Гарримана и Джорджа Кеннана. Сталин сказал им, что советские войска только что вступили в Маньчжурию и быстро продвигаются в глубь вражеской территории. Когда Гарриман спросил советского вождя, что тот думает об эффекте, который окажет на японцев атомная бомба, Сталин ответил, что «он думает, что японцы в настоящий момент ищут предлог для смены существующего правительства таким, которое было бы способно согласиться на капитуляцию. Бомба могла бы дать им такой предлог». Кроме того, Сталин доверительно сообщил, что советские ученые пытаются сделать атомную бомбу, но еще не добились успеха. В Германии они обнаружили лабораторию, где немецкие физики, очевидно, работали над атомной бомбой, но без ощутимого успеха. «Если бы они добились своего, – сказал Сталин, – Гитлер никогда бы не капитулировал». Гарриман ответил, что для создания своей бомбы Англия объединила усилия с Соединенными Штатами, но, чтобы довести проект до завершения, потребовалось создание огромных установок и затраты в два миллиарда долларов. При этом он добавил по поводу бомбы, что, «если бы не взрывать ее, а использовать как гарантию мира, это было бы великолепно». Сталин согласился и сказал, что «это положило бы конец войнам и агрессорам. Но секрет нужно было бы сохранить».

Хотя может показаться, что Сталин в разговоре с Гарриманом раскрыл все карты, в действительности он беседовал очень осторожно. Он не выказал и намека на раздражение тем, что союзники по антигитлеровской коалиции не информировали его о своем атомном проекте, не подал виду, что сильно встревожен тем, что США монопольно обладают новым оружием массового поражения. При этом за кулисами Иосиф Сталин предпринял немедленные шаги, чтобы поставить советский атомный проект на новую основу. В середине августа он провел совещание с Игорем Курчатовым и генерал-полковником Борисом Львовичем Ванниковым, возглавлявшим Народный комиссариат боеприпасов. Ванников вспоминал: «Сталин вкратце остановился на атомной политике США и затем повел разговор об организации работ по использованию атомной энергии и созданию атомной бомбы у нас в СССР».