第二次世界大戰期間，流亡到美國的科學家西拉德等人為防止德華人搶先造出原子彈，動員著名科學家愛因斯坦上書美國總統羅斯福，信中闡述了研製原子彈對美國安全的重要性，但是起初羅斯福總統對此並不重視，直到1941年12月6日，日本偷襲珍珠港的前一天，才批准了美國科學研究發展局全力進行美國研製原子彈的步伐。1942年8月美國製訂了研製原子 彈的“曼哈頓計劃”隨後任命格羅斯將軍為負責人。 　　　美國不惜重金全力投入提取鈾235的研究。比較成功的方法是勞倫斯方法和尤里方法。勞倫斯方法也叫電磁法，是採用質譜儀的原理，利用鈾235和鈾238質量上的差異而使之分離。勞倫斯曾採用4900噸重的巨形磁鐵，每天也只能分離幾毫克鈾235。在田納西州建立的電磁分離廠中建造了空前大的電磁鐵，磁極的直徑為15英尺（1英尺=0.3048米），用這種方法終於生產出以千克計的鈾235。尤里方法也叫氣體擴散法。氣體擴散法是根據輕的分子（像那些含鈾235的分子）比含鈾238的較重的分子容易、並較迅速地透過多孔障壁細孔的原理，於是把鈾製成六氟化鈾氣體，使它透過4000次多孔障壁就能得到純度為99％的鈾235。美國為此建造了巨大的工廠，加熱後的六氟化鈾氣體要透過成千的多孔障壁，每一障壁有成百萬的小於百萬分之一釐米的孔。需要幾個月才能使一定量的氣體從頭至尾透過工廠。 　　此外，由義大利移居美國的著名科學家費來設計的原子能反應堆生產出來的鈽239也能作為製造原子彈的原料。1943年7月在美國洛斯·阿拉莫斯成立了原子彈研究所，物理學家奧本海默為所長，以他為首的很多科學家日以繼夜地進行工作，並不斷取得重大的發現。 　　1945年3月美國成立合併秘密的原子能委員會，奧本海默、費米、勞倫斯、康普頓四位物理學家為該委員會人員。當時，除奧本海默尚未獲諾貝爾獎外，其他三人均已獲得過諾貝爾獎。 　　到1945年7月，美國生產出的鈾235和鈽239已經足夠裝配成原子彈了。 　　1945年7月16日凌晨在新墨西哥州 的阿拉莫可德沙漠中進行了世界上第一顆原子彈的爆炸實驗，使用的是勞倫斯法制取的鈾235。在30米高的鐵塔上安放著世界上第一顆原子彈。清晨，5點30分按動引爆裝置。瞬間，好象無數的太陽同時放射 出耀眼的光芒，立時出現了一個直徑為2公里的巨大火球向空中升騰，轉眼之間變成高達10 000米的龐大蘑菇雲，由於爆炸引起了颶風，並象地震一樣震撼著沙漠的大地。安放原子彈的鐵塔，已被幾百萬度的溫度蒸發得無形無蹤，留下了巨大的深坑，估計原子彈的爆炸當量約相當於2萬噸TNT炸藥。