Cinq ans après l'explosion de la bombe, la jeune Yasuko vit avec son oncle et sa tante dans un village proche de Hiroshima où ils se sont réfugiés après la destruction de la ville. Gracieuse, intelligente et douce, Yasuko ne parvient pourtant pas à se marier. En effet, le bruit court qu'elle a reçu l'averse de pluie noire qui retomba sur tout l'ouest de la ville, après que s'était élevé dans le ciel le monstrueux nuage atomique. Cette pluie était radioactive. Puisque Yakuso ne présent aucun signe de maladie, son oncle entreprend de démontrer qu'elle n'a pas été atteinte. Il a donc recours au journal qu'il tenait en 1945 et à celui de la jeune fille. Tel est le parti - romanesque, pris par l'écrivain pour établir la plus extraordinaire, la plus exacte des relations sur un événement dont l'atrocité devait définitivement modifier les conditions de l'emploi de la force et du recours à la guerre dans le monde.

À l'été 1945, William Shawn, rédacteur en chef du New Yorker, contacta le journaliste John Hersey pour publier un article illustrant la dimension humaine des effets de la bombe atomique sur Hiroshima. Il fut choqué de découvrir que, malgré la richesse des informations reçues sur la bombe, ce qui s'était réellement passé à Hiroshima était ignoré. Le journaliste accepta la mission.
Hershey se rendit à Hiroshima pour enquêter et interviewer plusieurs survivants de l'explosion de la bombe atomique, larguée le 6 août 1945, et décida que le portrait serait composé de six témoignages : une employée de bureau, Toshiko Sasaki ; un médecin, le Dr Masakazu Fuji ; une veuve élevant ses trois jeunes enfants, Hatsuyo Nakamura ; un missionnaire allemand, le Père Wilhelm Kleinsorge ; un jeune chirurgien, le Dr Terufumi Sasaki ; et un pasteur méthodiste, le révérend Kiyoshi Tanimoto.

Lui : Tu n'as rien vu à Hiroshima. Rien.
Elle : J'ai tout vu. Tout... Ainsi l'hôpital je l'ai vu. J'en suis sûre. L'hôpital existe à Hiroshima. Comment aurais-je pu éviter de le voir ?
Lui : Tu n'as pas vu d'hôpital à Hiroshima. Tu n'as rien vu à Hiroshima...
Elle : Je n'ai rien inventé.
Lui : Tu as tout inventé.
Elle : Rien. De même que dans l'amour cette illusion existe, cette illusion de pouvoir ne jamais oublier, de même j'ai eu l'illusion devant Hiroshima que jamais je n'oublierai. De même que dans l'amour.