1945年8月6日,美国一架B-29超级太空堡垒轰炸机,在飞行员保罗·蒂贝茨(paul tibbets)的操控下,携带原子弹小男孩”飞抵广岛,当时29岁的山口被公司从长崎派到广岛出差。8月6日是他离开广岛回到长崎的日子。据山口回忆,当时他和两个同事正准备去车站返回长崎,突然想起来印章落在工作单位了,于是回去取。当他回到造船厂时,美国的原子弹落下了。强烈的白光使山口短暂失明,冲击波将其击倒在地。