Trong khoảng thời gian này, phòng thí nghiệm Argonne cũng tham gia thiết kế lò phản ứng cho tàu ngầm nguyên tử đầu tiên trên thế giới, chiếc U.S.S. "Nautilus", với lò phản ứng này, con tàu đã chạy được hải trình dài hơn 513.550 dặm biển (951.090 km). Phòng thí nghiệm Argonne sau đó tiếp tục xây dựng mô hình Lò phản ứng nước sôi thử nghiệm, mà về sau đã được sử dụng trong nhiều nhà máy điện nguyên tử hiện đại, và Experimental Breeder Reactor II (EBR-II), làm lạnh bằng Natri lỏng. EBR-II về sau được sửa đổi để thử nghiệm các thiết kế lò phản ứng khác nhau, bao gồm lò phản ứng neutron nhanh (fast neutron reactor) và, vào năm 1982 là lò phản ứng nhanh tích hợp (Integral Fast Reactor) —mộtt thiết kế lò phản ứng mang tính cách mạng khi nó có khả năng tái xử lý nhiên liệu của chính nó, giảm phát thải chất thải hạt nhân và chịu được các thử nghiệm an toàn đối với những lỗi đã gây ra thảm họa hạt nhân Chernobyl và Three Mile Island. Tuy nhiên, vào năm 1994, Quốc hội Hoa Kỳ đã ngừng cấp vốn đầu tư cho chương trình nghiên cứu hạt nhân của phòng thí nghiệm Argonne.