枪式裂变武器，使用了铀的同位素铀-235，该同位素在自然界的丰度只有0.7%。由于铀-235与常见的铀-238原子质量几乎相等，所产生的化学反应也完全相同，人们很难将这两种同位素相互分离。为此，曼哈顿计划设计出三种不同的铀浓缩法：电磁型同位素分离法、气体扩散法和热泳法。分离工作主要在田纳西州的橡树岭进行。与此同时，人们也在研究制钚的方法。曼哈顿计划在橡树岭和汉福德区制造了若干反应堆，对铀辐射照射并引发核嬗变转化为钚，再使用化学方法将钚从铀中分离出来。钚后来被证实不适合用在这种枪式的设计上，因此曼哈顿计划又耗