広島に駐屯していた軍の機関は直後から原爆の被害状況の調査をおこなった。8月8日以降、技術院調査団・大本営調査団・陸軍省広島災害調査班など、中央あるいは他地域の軍機関が、つぎつぎに広島に調査団を送った。これらの調査団の中には、原爆かどうかの確認をえるため、日本の原爆開発に関与していた理化学研究所の仁科芳雄、京都帝国大学の荒勝文策、大阪帝国大学の浅田常三郎らが参加していた。大本営調査団は、10日在広の陸海軍および来広中の各調査団を兵器補給廠（現在の広島大学医学部）に参集させ、陸海軍合同の研究会を開催した。研究会は、レントゲンフィルムを感光させる放射線の存在などを理由として新型爆弾を原子爆弾と判定した。8月15日までの調査の第一義的目的は、弾種の決定と対策樹立にあったが、同行した原子物理学者による放射能の測定や陸軍軍医学校・臨時東京第一陸軍病院関係者による人体への新型爆弾の影響調査は、のちの原爆被害研究の端緒となった。

　8月末からは東京帝国大学医学部の都築正男を加えた陸軍軍医学校の広島戦災再調査班が広島で調査を開始した。9月1日、広島第一陸軍病院宇品分院で開かれた調査班の研究打合会では、それまでの患者の発生状況、傷害の経過観察にもとづく所見が発表され、安静休養・栄養補給などを内容とする当面の治療方針が決定された。また、地元の中国軍管区司令部の要請により、京都帝国大学に調査団が組織され、9月5日から大野陸軍病院を拠点として調査を開始した。さらに、9月14日には、文部省学術研究会議が、原子爆弾災害調査研究特別委員会を設置した。これにより、それまでの日本側の各学術機関による調査が、統一的に実施されることになった。この委員会は、物理学・化学・地学、生物学、機械金属学、電力通信、土木・建築、医学、農学・水産学、林学、獣医学・畜産学の九科会で構成され、研究員約150人、助手約1000人が配置された大規模なものであった。

　アメリカの原爆開発組織マンハッタン・プロジェクトの指揮官グローブスは、1945年8月11日、ファーレル（太平洋地域における原爆投下業務の責任者）に原爆調査隊を日本へ送るよう指示した。ファーレルは、この指示にもとづき、広島班・長崎班、「日本の原爆開発に関する総合的な情報収集」を任務とする東京班の3班を組織した。

　いっぽう、GHQ内部でも、原爆被害調査の動きが見られた。マッカーサーの軍医顧問オーターソン大佐は、8月28日付で、「原子爆弾が傷害を引き起こす効果に関する調査について」と題するメモランダムを起草した。オーターソンは、軍医総監デニット准将のメモランダムへの承認を得ると、日本政府（9月3日）やマンハッタン・プロジェクトのファーレル（同月4日）との接触を持ち、調査に取りかかった。

　9月8日、マンハッタン・プロジェクトのファーレル、GHQのオーターソン、国際赤十字社のジュノー、東京帝国大学の都築正男らが、空路岩国に来着、翌9日から都築の案内で広島市内での調査を開始した。物理学的分野では、爆心地付近の放射能調査を行い、医学的分野では、第一国民学校・日赤病院・宇品陸軍病院の収容患者を視察した。

　アメリカ側の原爆被害調査は、このほかに、海軍・戦略爆撃調査団によってもなされた。とくに医学分野では、GHQのオーターソンを責任者とし、マンハッタン・プロジェクト、海軍、日本側科学者などからなる合同調査団が組織された。この調査団は、9月下旬から12月まで調査を実施し、1946年9月に、「日本における原子爆弾の効果研究のための合同調査団医学報告」をまとめた。

　アメリカは、原爆開発を超秘密裡におこなった。原爆投下により、その秘密の一部は解除されるが、研究・開発の内部情報の多くは、戦後も極秘扱いとされた。1945（昭和20）年9月19日、GHQ（連合軍最高司令部）が「新聞準則」（プレス・コード）を指令するが、これは、日本における原爆被害情報の公表を阻止するために大きな役割を演じた。原爆被害に関する報道や文学などが、GHQの検閲や日本のマスコミの自主規制により姿を消した。

　アメリカのこうした政策は調査・研究面にも見られた。11月30日の学術研究会議原子爆弾災害調査研究特別委員会の第1回報告会の席上、GHQ経済科学局の担当官は、日本人による原爆被害研究はGHQの許可を必要とすること、またその結果の公表を禁止する旨を通達した。こうした制約は、日本における原爆症調査・研究・治療の進展を妨げる結果をもたらした。学術研究会議による調査研究は、約3年間で終息し、以後日本の科学者による組織的研究は途絶えた。

　いっぽう、アメリカは、医学的立場から長期にわたる調査研究を計画し、1946年11月26日のトルーマン大統領指令にもとづいてABCC（Atomic Bomb Casuality Commission)を組織した。日本におけるABCCの本格的調査活動は、1948年2月に遺伝学的調査から着手され、広島・長崎両市の全妊産婦の登録が試みられた。当時、妊婦には政府による食糧の特別配給が認められていたので、その増配申請がおこなわれる機会に、職員による面接調査を実施し、1953年12月までに77,000名（全妊婦の93％）の登録を完了している。また、1949-50年には、48年の広島市米穀配給台帳に被爆者として記入されている全員の家庭訪問を実施し、181,000名の被爆歴を入手した。さらに、1950年10月1日に実施された国勢調査に際し、ABCCは、その付帯調査として、被爆者の所在調査を全国的規模でおこない、284,000名の被爆者を把握した。