Первая в мире атомная бомба имплозивного типа (именно такая была сброшена 9 августа 1945 г. на Нагасаки). Принцип имплозии - взрыв, направленный внутрь, когда критическая масса создается путем обжатия плутониевого шара сферической ударной волной, т.е. за счет увеличения плотности делящихся материалов. Коэффициент их использования в такой бомбе существенно больше, чем в бомбе "пушечного" типа, в которой критическая масса достигается путем быстрого соединения двух урановых деталей.

Основная трудность при создании имплозивного заряда - обеспечить сферически симметричную сходящуюся ударную волну. Разработавшие схему имплозивного заряда Неддермейер и фон Нейман предложили разделить оболочку химического взрывчатого вещества (ВВ), окружавшего плутониевое ядро, на отдельные блоки-линзы со своими взрывателями. В Mk.III было 32 такие линзы. Общая масса ВВ достигала 2300 кг, то есть примерно половину общей массы бомбы. Баллистический корпус Mk.III имел эллиптическую форму и напоминал дыню, отсюда и общеизвестное прозвище этой бомбы - "Толстяк" (Fat man). Чтобы противостоять осколкам зенитных снарядов, он был выполнен из броневой стали толщиной 9,5 мм (3/8 дюйма). Масса корпуса тоже составляла почти половину массы бомбы. Размеры боеприпаса определялись довольно тесным бомбоотсеком В-29 - диаметр 1520 мм (59,8425 дюймов), длина 3250 мм (127,9528 дюймов). Полная масса "Толстяка" составляла 4680 кг.

Ядерный заряд взрывался по команде радиовысотомера на высоте 500-600 м. В случае отказа системы подрыва бомба самоликвидировалась ударным взрывателем при ударе о землю, при этом ядерный взрыв исключался, т.к. подрыв блоков ВВ происходил несимметрично.

Mk.III, разрабатываемая в годы войны в сумасшедшей спешке, имела много серьезных недоработок. Уже после испытаний выяснилось, что из-за неудачной центровки она неустойчива на траектории. Даже при идеальном прицеливании с высоты 10000 м ее круговое вероятное отклонение достигало 300 м. Непредсказуемость своей траектории "Толстяк" не раз демонстрировал на практике: в Нагасаки он взорвался в 2000 м (!) от точки прицеливания, при испытаниях на Бикини в 1946 г. он "промазал" на 600 м. Кроме того, свинцовые аккумуляторы "Толстяка" имели срок службы в заряженном состоянии всего 9 суток. Причем через каждые трое суток требовалась подзарядка батарей, а для их замены нужно было разбирать корпус бомбы. Из-за тепловыделения плутония, вызванного его радиоактивностью, время хранения ядерного заряда в собранном состоянии не превышало десяти суток. Дальнейший нагрев мог повредить блоки ВВ и электродетонаторы. Сборка и разборка заряда были очень трудоемкими и опасными операциями, в которых задействовали 40-50 человек в течение 56-76 часов. Серийное производство Mk.III началось в апреле 1947 г. и продолжалось до апреля 1949 г. Всего выпустили около 120 таких бомб. Но уже в конце 1950 г. все Mk.III сняли с вооружения, а их плутоний использовали в более совершенных Mk.4.

Интересно, что принцип действия бомбы имплозивного типа и само слово "имплозия" оставались в США секретными до 1951 г., когда оно появилось в материалах судебного расследования по делу советского агента Дэвида Грингласса, работавшего механиком в Лос-Аламосе. К тому времени советская разведка уже получила исчерпывающую информацию по всем аспектам создания ядерного оружия, включая полное описание конструкции и принципа действия ядерного заряда Mk.III, вплоть до рабочих чертежей наиболее важных ее узлов.