El 509th Composite Group (509 CG) (también citado en español como 509 Grupo de Operaciones) fue una unidad de las Fuerzas Aéreas del Ejército de los Estados Unidos creada durante la Segunda Guerra Mundial, encargada del inicio del despliegue operacional de armas nucleares. Llevó a cabo el bombardeo atómico sobre Hiroshima y Nagasaki (Japón), en agosto de 1945.
El grupo fue creado el 17 de diciembre de 1944 en el Campo Wendover del Ejército del Aire, en Utah. Estaba mandado por el teniente coronel Paul Tibbets. Debido a que los escuadrones de vuelo estaban equipados con bombarderos Boeing B-29 Superfortress y con aeronaves de transporte C-47 Skytrain y C-54 Skymaster, el grupo fue denominado como "composite" (composición) más que una "formación" de bombardeo. Utilizaban aviones Silverplate B-29, especialmente configurados para poder portar armas nucleares.
El 509th Composite Group comenzó su despliegue en mayo de 1945, cuando se desplazó al Campo Norte de Tinián, Islas Marianas del Norte. Además de los dos raids de bombardeo nuclear, llevó a cabo 15 misiones de ensayo contra objetivos en las islas dominadas por los japoneses, y otras 12 misiones de combate contra objetivos en Japón con bombas calabaza de alto explosivo.
Durante la posguerra, el 509th Composite Group fue uno de los diez grupos de bombardeo originales asignados al Mando Aéreo Estratégico el 21 de marzo de 1946, y el único equipado con aviones Silverplate B-29 Superfortress, capaz de lanzar bombas atómicas. Fue reconvertido como grupo de bombardeo estándar, siendo denominado como "509th Bombardment Group, Very Heavy" (Grupo de Bombardeo Súperpesado) el 10 de julio de 1946.
La organización de las dos misiones de bombardeo nuclear fue la misma, enviándose una hora por delante aviones de observación para informar de las condiciones meteorológicas sobre cada uno de los tres posibles objetivos propuestos. La fuerza principal constaba de una aeronave de bombardeo, dirigida por el comandante de vuelo (responsable de todas las decisiones necesarias para alcanzar el objetivo) y por el comandante de armamento (responsable de todas las decisiones relativas al lanzamiento de la bomba); y de una segunda aeronave de instrumentación para tomar datos sobre la explosión, que volaba junto a la aeronave principal (su misión era lanzar en paracaídas instrumentos de medición radioenlazados sobre el área del objetivo). Un tercer avión tenía el cometido de tomar fotografías de la explosión, transportando a los observadores científicos. Cada misión tuvo una aeronave "de sobra" adicional preparada en Iwo Jima para tomar el relevo si la aeronave principal tuviese problemas mecánicos.