II. Dünya Savaşı sırasında teknoloji
Atom bombası

1938'de Alman kimyagerler Otto Hahn ve Fritz Strassmann tarafından nükleer fisyonun keşfi ve bunun Lise Meitner ve Otto Frisch tarafından teorik olarak açıklanması, atom bombasının geliştirilmesini teorik bir olasılık haline getirdi. Bir Alman atom bombası projesinin, Nazi Almanya'sından ve diğer faşist ülkelerden mülteci olan bilim adamlarını ilk kez alarma geçirecek bir proje geliştirme ihtimali.  Britanya'da, Birmingham Üniversitesi'nde Mark Oliphant'ın gözetiminde çalışan Frisch ve Rudolf Peierls, Haziran 1939'da uranyum-235'in kritik kütlesini araştıran bir atılım gerçekleştirdi  Hesaplamaları bunun 10 kilogram (22 lb) büyüklüğünde olduğunu gösteriyordu. Bu o günün bir bombardıman uçağı tarafından taşınabilecek kadar küçüktü. Mart 1940'taki Frisch-Peierls muhtırası, soruşturma için MAUD Komitesi'nin kurulmasına yol açtı.  Atom bombasının geliştirilmesini sürdürmek amacıyla Wallace Akers başkanlığındaki Bilimsel ve Endüstriyel Araştırma Departmanında Tüp Alaşımları olarak bilinen bir müdürlük kuruldu.
Temmuz 1940'ta İngiltere, Amerika Birleşik Devletleri'ne bilimsel araştırmalarına erişim izni vermeyi teklif etti ve  Misyonu'ndan John Cockcroft, Amerikalı bilim adamlarına Britanya'daki gelişmeler hakkında bilgi verdi. Bir Amerikan atom bombası projesinin zaten mevcut olmasına rağmen, bunun İngilizlerinkinden daha küçük olduğunu ve o kadar da gelişmiş olmadığını keşfetti.  Oliphant, Ağustos 1941'in sonlarında Amerika Birleşik Devletleri'ne uçtu ve Ernest O. Lawrence ve diğer önemli Amerikalı fizikçilerle atom bombasının yapılabilirliği ve potansiyel gücü hakkında ikna edici bir şekilde konuştu.
1942 ile 1946 yılları arasında Amerikan projesi, Birleşik Devletler Ordusu Mühendisler Birliği'nden Tuğgeneral Leslie R. Groves Jr.'ın yönetimi altındaydı. Projenin Ordu bileşeni, ilk karargahı Manhattan'da olduğundan Manhattan Projesi olarak belirlendi. Bu isim yavaş yavaş tüm proje için resmi kod adı olan İkame Malzemelerin Geliştirilmesi'nin yerini aldı. İngiliz ve Amerikan projeleri, Ağustos 1943'te Quebec Anlaşması ile birleştirildi ve bir İngiliz misyonu, Manhattan Projesi'nin Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tesislerine katıldı.  Manhattan Projesi mütevazı bir başlangıç yaptı ancak zirve noktasında yaklaşık 130.000 kişiye istihdam sağlayacak şekilde büyüdü. Yüksek ciro nedeniyle projede 500.000'den fazla kişi çalıştı. Oak Ridge, Tennessee, Richland, Washington ve Los Alamos, New Mexico'da üç gizli şehir inşa edildi. Manhattan Projesi'nin maliyeti neredeyse 2 milyar ABD dolarıdır (2022'de yaklaşık 26 milyar ABD dolarına eşdeğer) Maliyetin yüzde 90'ından fazlası fabrika inşa etmek ve bölünebilir malzeme üretmek içindi, yüzde 10'dan azı ise silahların geliştirilmesi ve üretimi içindi. Bu, yalnızca Boeing B-29 Superfortress bombardıman uçağının ardından, Amerika Birleşik Devletleri'nin II. Dünya Savaşı'nda üstlendiği en pahalı ikinci silah projesiydi.
Bölünebilir Uranyum-235 izotopu, doğal uranyumun yalnızca yüzde 0,7'sini oluşturur. Kimyasal olarak en yaygın izotop olan uranyum-238 ile aynı olması ve neredeyse aynı kütleye sahip olması nedeniyle ikisini ayırmanın zor olduğu ortaya çıktı.  Uranyumun zenginleştirilmesi için üç yöntem kullanıldı: elektromanyetik, gazlı ve termal. Bu çalışma Oak Ridge, Tennessee'deki Clinton Engineer Works'te gerçekleştirildi.  Buna paralel olarak, aynı zamanda bölünebilir olduğu düşünülen ve bir nükleer reaktörde uranyumun nükleer dönüşümüyle üretilebilecek plütonyum üretme çabası da vardı. Bir nükleer reaktörün fizibilitesi, 1942'de Chicago Pile-1'in başlatılmasıyla Chicago Üniversitesi'ndeki Manhattan Projesi Metalurji Laboratuvarı'nda gösterildi.  Clinton Engineer Works'te bir pilot reaktör, X-10 Grafit Reaktörü inşa edildi  ve Washington eyaletindeki Hanford Engineer Works'te üç üretim reaktörü inşa edildi.
Silah tasarımına ilişkin çalışmalar Robert Oppenheimer yönetimindeki Los Alamos'taki Proje Y tarafından gerçekleştirildi.  Manhattan Projesi aynı anda iki tür atom bombasının geliştirilmesini sürdürdü. İnce Adam olarak bilinen nispeten basit silah tipi fisyon silahı ve Şişman Adam olarak bilinen daha karmaşık patlama tipi nükleer silah. Silah tipi tasarımın plütonyumla kullanılmasının pratik olmadığı ortaya çıktı,  bu nedenle çabalar patlama tasarımı üzerinde yoğunlaştı. Daha sonra Little Boy adı verilen ve oldukça zenginleştirilmiş uranyum kullanan daha basit bir silah türü geliştirildi.  Daha sonra Ağustos 1945'te Japonya'ya karşı atom bombaları kullanıldı.
Alman nükleer silah projesi, başta yetersiz kaynaklar, zaman ve savaş sona ermeden sonuç vermesi muhtemel olmayan bir projeye resmi ilginin olmayışı olmak üzere çeşitli nedenlerden dolayı başarısız oldu. Almanya'nın önde gelen nükleer fizikçisi Werner Heisenberg'di. Alman projesindeki diğer önemli isimler arasında Manfred von Ardenne, Walther Bothe, Kurt Diebner ve Otto Hahn vardı. Japon nükleer silah programı da hükûmetin ilgisini çekmesine rağmen kaynak yetersizliği nedeniyle yarım kaldı.