Układ zapalnika zapewniał wybuch bomby na odpowiedniej wysokości oraz zabezpieczał przed wcześniejszym niezamierzonym jej odpaleniem. Bomba Little Boy posiadała zapalnik ciśnieniowy (połączony z układem zegarowym i urządzeniem radiolokacyjnym). W momencie odłączenia bomby od samolotu uruchomił się układ czasowy mający zapewnić odpowiedni czas na oddalenie się samolotu. Po 15 sekundach układ czasowy podłączył napięcie do układu radarowego i ciśnieniowego, które spowodowały eksplozję automatycznie na ustalonej wysokości. Wybuch bomby nastąpił po czterdziestu pięciu sekundach od odłączenia bomby od samolotu transportowego.
Bomba Little Boy miała moc wybuchu równoważną 15–16 kilotonom trotylu. Była zaprojektowana jako „działo” wstrzeliwujące z jednego końca „lufy” wydrążony cylinder w postaci 9 nałożonych na siebie pierścieni wykonanych z wzbogaconego do około 80% uranu o średnicy 6,25 cala (159 mm), z wewnętrznym otworem o średnicy 4 cali (100 mm) i wysokości całkowitej 7 cali (180 mm) o masie 85 funtów (38,5 kg), na położony na drugim końcu „lufy” walec zbudowany z 6 krążków uranowych o średnicy 4 cali (100 mm) o masie 56 funtów (25,6 kg), nałożonych na siebie i ustabilizowanych za pomocą pręta o średnicy 1 cala przechodzącego przez ich środek aż do czubka bomby.