Калифорнийский парашют не дал «Толстяку» кувыркаться, но его устойчивость на траектории оставляла желать лучшего. Колебания бомбы по углам рыскания и тангажа достигали 25°, при этом нагрузки на хвостовое оперение приближались к пределу его прочности. Соответственно, круговое вероятное отклонение бомбы достигало 300 м (для сравнения, у английской 5-тонной бомбы «Толлбой» — порядка 50 м). Непредсказуемость своей траектории Толстяк продемонстрировал на практике: по некоторым данным, в Нагасаки он взорвался в 2000 м от точки прицеливания («Малыш» в Хиросиме — всего в 170 м), на испытаниях в Бикини в 1946 г. он промазал на 650 м.

Состав и логика работы автоматики подрыва аналогичны таковым у «Малыша». Высоковольтные блоки, для повышения надёжности их было два, каждый со своей группой детонаторов, обеспечивали одновременный подрыв всех 32 линзовых блоков. Штыревые антенны радиовысотомеров Арчи устанавливались, как и у «Малыша», на боковой поверхности корпуса, воздухозаборники и коллектор бародатчика — в его хвостовой части.

Вокруг передней крышки корпуса установлены четыре стандартных ударных взрывателя AN 219, связанных с составным зарядом детонирующими трубками. Ударные взрыватели обеспечивали самоликвидацию бомбы при ударе о грунт даже в случае полного отказа всей автоматики. Конечно, ядерный взрыв, для которого требовался одновременный подрыв всех блоков ВВ, при этом исключался. Антенны радиовысотомеров и ударные взрыватели устанавливались непосредственно перед боевым вылетом, поэтому на большинстве фотографий «Толстяка» они отсутствуют.

Для отработки атомной бомбы был спроектирован массогабаритный макет «Толстяка». Такие макеты, получившие прозвище Pumpkinsi («Тыква»), были изготовлены в количестве около 200 штук и использовались для тренировок лётчиков и обслуживающего персонала. Для соблюдения секретности «Тыквы» считались прототипами фугасной бомбы большой мощности и снаряжались 2500 кг ВВ и тремя ударными взрывателями.

В отличие от «Малыша», плутониевая бомба «Толстяк» изготавливалась серийно, хотя в 1945 г. это был только экспериментальный образец, собранный «на коленке» физиками и техниками из Лос-Аламоса. К концу года они собрали ещё две такие бомбы.

После войны началось новое, очень опасное противостояние с бывшим союзником — Советским Союзом. Для гарантии безопасности Запада было принято решение иметь в готовности к боевому применению не менее 50 атомных бомб. «Толстяк» имел много недостатков, но альтернативы ему не было: «Малыш» требовал слишком много высокообогащённого урана, а новая модель имплозивной бомбы — Мк.4 — ещё только разрабатывалась.

«Толстяк», получивший в серийном производстве обозначение Mk.III, был доработан с точки зрения повышения технологичности конструкции и надёжности автоматики. Серийные Mk.III отличались от «Толстяка» 1945 г. новыми электродетонаторами и новым, более надёжным блоком автоматики подрыва.

Производство Mk.III началось в апреле 1947 г. и продолжалось до апреля 1949 г. Всего было выпущено около 120 бомб трёх незначительно отличавшихся модификаций Mod.0, Mod.1 и Mod.2. Часть из них, по некоторым данным, для экономии плутония имела составное ядро из плутония и урана-235.

Серийное производство Mk.III следует считать вынужденным решением. Неустойчивость на траектории была главным, но не единственным её недостатком. Свинцовые аккумуляторы имели срок службы в заряженном состоянии всего девять суток. Через каждые трое суток требовалась подзарядка батарей, а через девять суток — их замена, для чего 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 линзовые блоки ВВ и электродетонаторы.

Сборка и разборка ядерного заряда были очень трудоёмкими и опасными операциями, в которых были заняты 40–50 человек в течение 56–76 ч. Наземное обслуживание бомбы Mk.III требовало много нестандартного оборудования: специальных транспортировочных тележек, подъёмников, вакуумных насосов, контрольно-измерительных приборов и т. п.

Сказанного достаточно, чтобы убедиться, что Mk.III нельзя считать боевой системой оружия.

Уже весной 1949 г. началась замена Mk. III на новую бомбу Мк.4. В конце 1950 г. была снята с вооружения последняя Mk. III. Такой короткий срок службы лишь недавно выпущенных изделий объясняется крайне ограниченным тогда запасом делящихся материалов. Плутоний из зарядов Mk.III мог быть использован гораздо более эффективно в Мк.4.

Первое испытание ядерного заряда плутониевой бомбы «Толстяк» состоялось в Аламогоро, примерно в 300 км к югу от Лос-Аламоса, 16 июля 1945 г. Испытание получило кодовое наименование Trinity («Троица»). Ядерный заряд бомбы и блоки автоматики без баллистического корпуса были установлены на 30-метровой стальной башне. В радиусе 10 км были оборудованы три наблюдательных пункта, а на расстоянии 16 км — блиндаж для пункта управления.

Так как уверенности в успехе первого испытания не было, поступило предложение взорвать бомбу в специальном сверхпрочном контейнере, который, в случае неудачи, не дал бы разлететься драгоценному плутонию. Такой контейнер, рассчитанный на взрыв 250 т тротила, был изготовлен и доставлен на полигон. Контейнер, получивший прозвище «Дамбо», имел длину 8 м, диаметр 3,5 м и массу 220 т. Взвесив все за и против, Оппенгеймер и Гровс отказались от его использования. Решение было благоразумным, ибо осколки этого монстра при взрыве могли натворить бед.