Tibbets zaś jeszcze w tym samym miesiącu również trafił do Afryki jako dowódca jednej z eskadr nowo utworzonej (to on poprowadził pierwszy nalot w wykonaniu ciężkich bombowców wspierający siły inwazyjne).
W lutym 1943 roku Tibbets wrócił do Stanów Zjednoczonych i trafił do Wichity, aby odbywać loty doświadczalne w nowym bombowcu strategicznym B-29 Superfortress. We wrześniu roku następnego mianowano go dowódcą 393. Eskadry Bombowej (), a we wrześniu 1944 roku – 509. Grupy Mieszanej (), z zadaniem utworzenia w jej ramach dwóch eskadr specjalnych bombowców B-29, jednej przeznaczonej do ataku nuklearnego na Japonię, drugiej zaś do ataku na III Rzeszę. W okresie od maja do lipca 1945 roku grupa przebazowała się na Tinian. W trakcie przygotowań załogi samolotów eskadry Tibbetsa trenowały sposób zrzucenia bomby (nie wiedząc jakiego rodzaju bomba ma zostać zrzucona), oraz przede wszystkim sposób oddalenia się na odległość ok. 14,5 km od miejsca zrzutu celem zapewnienia bezpieczeństwa załogi.