Từ năm 1943 đến năm 1946, Dempster là nhà vật lí chính của Phòng thí nghiệm Luyện kim Đại học Chicago hay "Met Lab" liên quan đến dự án Manhattan và được thành lập để nghiên cứu các tài liệu cần thiết cho việc sản xuất bom nguyên tử.