和复杂的研究内容，进展一直不理想。1941年夏天，政府开始加大研究的力度，设立了专门研究铀元素的机构；珍珠港事件前夕，为原子弹制造而设立的曼哈顿计划实行，费用和人员都大大增加。此后，西方世界的许多科学家都来到了这里全力进行研究。1942年12月2日，芝加哥大学建立了世界上首座核反应堆，人工控制的核链式反应取得成功，这是历史性的突破，也为原子弹的研制成功开辟了道路。1945年7月16日5时，原子弹试爆成功，被击中的100英尺高塔完全被气化，正如之前预测的那样，它的威力相当于2万吨三硝基甲苯（TNT炸药）。