На відміну від більшості сучасних бомб, зроблених по імплозівного принципом. «Малюк» був бомбою гарматного типу. Гарматна бомба проста в розрахунку і виготовленні, практично не знає відмов (тому точні креслення бомби все ще засекречені). Зворотний бік такої конструкції - низький ККД.
Ядерне паливо має критичну масу. докритичний кількість урану просто радіоактивно, сверхкритическое - вибухає (це відбувається через величезну викиду енергії під час ланцюгової реакції). Ланцюгова реакція в паливі критичної маси може початися спонтанно, але в «Малюка» використовується потік нейтронів, який і викликає початкове розподіл ядер. Потім самі ядра при діленні випускають нейтрони, що викликають тим самим, новий ланцюг реакцій. При слабкому потоці нейтронів і поганий «герметизації» маса швидко стає некритической і ланцюгова реакція закінчується. Потрібно швидко довести паливо до сверхкритического стану і як можна довше утримати його в цьому стані, не давши розлетітися завчасно. У «Малюка» ця задача вирішена так: основна деталь бомби - обрізаний стовбур флотської гармати, на дуловому кінці якого знаходяться мішень у вигляді уранового циліндра і берилій -полоніевий ініціатор. У казенній частині стовбура - кордітний порох і снаряд з карбіду вольфраму. До головної частини снаряда прикріплена уранова труба. Постріл з такою «гармати» з'єднує трубу і циліндр, так що вони утворюють надкритичне масу. Одночасно ініціатор стискається, потік нейтронів від нього багато разів збільшується, і починається ядерний вибух; міцність ствола і тиск порохових газів утримують уранові частини.
Бомба містила 64 кілограми надзвичайно дорогого збагаченого до високого ступеня урану, з них близько 700 грамів або трохи більше 1% безпосередньо брало участь у ланцюговій ядерній реакції (ядра залишилися атомів урану залишилися недоторканими, оскільки решта урановий заряд був размётан вибухом і не встиг взяти участь в реакції ). [Джерело не вказано 558 днів] Дефект маси в ході ядерної реакції склав близько 600 міліграмів, тобто за формулою Ейнштейна E = mc 2> 600 міліграмів маси перетворилися в енергію, еквівалентну енергії вибуху (за різними оцінками) від 13 до 18 тисяч тонн тротилу .
Був використаний укорочений до 1,8 м стовбур морського знаряддя калібру 16,4 см, при цьому уранова «мішень» представляла собою циліндр діаметром 100 мм і масою 25,6 кг, на який при «пострілі» насувалася циліндрична «куля» масою 38, 5 кг з відповідним внутрішнім каналом. Такий «інтуїтивно незрозумілий» дизайн був зроблений для зниження нейтронного фону мішені: в ньому вона перебувала не впритул, а на відстані 59 мм від нейтронного відбивача ( «тампера»). В результаті ризик передчасного початку ланцюгової реакції поділу з неповним енерговиділенням знижувався до декількох відсотків.
Незважаючи на низький ККД, радіоактивне забруднення від вибуху було невелике, так як вибух був проведений в 600 м над землею, а сам не прореагував уран є слаборадіоактивних в порівнянні з продуктами ядерної реакції.
Підривники в цю бомбу вставляли безпосередньо в літаку, в бомбоотсеке, через 15 хвилин після зльоту, щоб звести до мінімуму небезпеку наслідків невдалого злету. При цьому була ймовірність, що вона може спрацювати нештатно.