I en alder av 23 var hun den yngste og eneste kvinnelige medlem av teamet som bygde og eksperimenterte med verdens første kjernefysiske reaktor (da kalt en haug), Chicago Pile-1, i et prosjekt ledet av hennes mentor Enrico Fermi. Spesielt medvirket Woods til bygging og deretter utnyttelse av geigertellere for analyse under eksperimentering. Hun arbeidet senere på Manhattanprosjektet.