前期早在1939年即秘密地展开，原名为「代用材料项目发展」（Development of Substitute Materials），后改为「曼哈顿工程区」（Manhattan District）；期间，美方也吸收了较早展开的英国核武器研发计画——「合金管工程」之成果。1941年12月7日，日本偷袭美国珍珠港，美国随即对日宣战，自此美国正式卷入第二次世界大战。此时，纳粹德国已经开始了德国核武器开发计画「铀计划」（），目的是制造出核武器并运用在二战之中。因此，包括阿尔伯特·爱因斯坦在内的一些美国及同盟国科学家