Blant prosjektene som ble fullført under Kurtsjatovs ledelse var den første syklotron i Moskva (1949), den første atomreaktoren i Europa (1946), den første atomreaktoren for ubåter (1959). I 1943 fikk NKVD tilgang til en kopi av en hemmelig britisk rapport fra en komité om gjennomførbarheten av atomvåpen, noe som førte til at diktator Josef Stalin bestilte påbegynnelsen av et sovjetisk atomprogram (om enn med svært begrensede ressurser i begynnelsen). Kurtsjatov ble utnevnt til direktør for det gryende sovjetiske atomprogrammet senere dette året. Stalin ville ha raske resultater i forskningen og han satte den hensynsløse Lavrenti Beria i direkte kommando av det nye atom-prosjektet.