در این دوران، شیمیدانی به نام پل هارتک از استادان دانشگاه هامبورگ به توان بالقوه نیروی اتمی برای کاربردهای نظامی پی برد.
وی در ۲۴ فوریه ۱۹۳۹ امکان استفاده از انرژی هستهای به عنوان یک سلاح با توان تخریبی نا محدود را طی نامهای به وزارت جنگ در برلین اطلاع داد. بهدنبال این امر گروهی برای تحقیق در این رابطه تشکیل شد و ورنر کارل هایزنبرگ فیزیکدان برجسته آلمانی بهطور غیررسمی سرپرست تیم تحقیقاتی آلمان برای ساخت بمب هستهای گشت.
در همین زمان، آلبرت انیشتین طی نامه معروف خود به روزولت رئیسجمهور وقت آمریکا خطر دستیابی آلمان به تولید بمب اتمی را گوشزد کرد.
متعاقب این اخطار روزولت دستور ایجاد پروژه منهتن با هدف تحقیق در این رابطه و تولید بمب اتمی را با همکاری کشور انگلستان صادر کرد.
برای این پروژه تأسیساتی در لوس آلاموس در ایالت نیومکزیکو، اوک ریج ایالت تنسی و همفورد ایالت واشینگتن به کار گرفته شدند و تیمی از برجستهترین دانشمندان آن دوران به استخدام این پروژه درآمدند.
محققان آلمانی موفق به تولید بمب اتمی نشدند.
اگرچه ادعاهایی در زمینه آزمایش نوعی ابزار هستهای توسط نازیها پیش از پایان جنگ جهانی دوم مطرح شدهاست.
اما تیم آمریکایی به سرپرستی فیزیکدان برجسته، رابرت اوپنهایمر موفق به ساخت عملی اولین بمب هستهای شد که در ۱۶ ژوئیه ۱۹۴۵ در ناحیهای موسوم به ترینیتی در نیومکزیکو آزمایش شد.