1905年，愛因斯坦提出了著名的質能方程：E=mc²，E表示能量，m代表質量，而c則表示光速。
由於光速無限大，質量極低的量子所孕藏的能量也是無限的，如果能加以控制，彈出一個粒子就可以毀滅一座城池。
1938年，哈恩和F.斯特拉斯曼一起發現了核裂變現象，揭示了利用核能的可能性。
核裂變是指原子核分裂的過程，一些質量比較大的原子核如鈾、釷、鈈等才能發生核裂變，裂變不斷進行形成鏈式反應，裂變過程中會釋放出巨大的能量，即原子能。
此時，原子彈理論在全世界已經不是什麼秘密，所有人都知道原子核中蘊藏著巨大的能量，並且可以通過裂變釋放出來。
1937年2月，希特勒開始推動鈾計劃，量子力學開創者之一海森堡成了這個項目的負責人。鑑於德國納粹在歐洲的罪行，大部分歐洲包括德國的科學家都逃亡了美國，為美國的核研發打下了基礎。這個世界的競爭歸根到底是人才的競爭，頂級人才的競爭。
日本空襲珍珠港後，美國由中立國變為參戰國，再也不能隔岸觀火。此時愛因斯坦給羅斯福寫了封信，信中強調了研發核彈的重要性，其他科學家也呼籲儘快實施核彈的研發工作，羅斯福隨即下定決心研發核彈，並且一定要在德國之前研發出來。
1941年12月6日，美國正式制定了代號為曼哈頓的絕密計劃，羅斯福賦予這一計劃高於一切行動的特別優先級。此時美國的工廠已經全部轉為戰用，沒有一家企業有足夠的人力、財力能獨立實施這個項目，只有把優先級提到最高，這個計劃才具有切實的可行性。
愛因斯坦並沒有參與曼哈頓計劃，此時愛因斯坦已經62歲，身體已經無法支撐他再從事如此辛苦的研發工作。而且，愛因斯坦理論輸出的黃金年代已經過去了近30年，在理論上已經不太可能逆天輸出了。並且，核彈項目的理論已經很完善了，理論物理學家的工作已經完成了，後期需要的是工程技術專家讓理論落地。
曼哈頓計劃由猶太物理學家奧本海默負責，憑藉對核彈深刻的理解和洞察力，以及自身的才能和智慧，奧本海默在原子彈研發過程中做出了突出貢獻，日後被稱為原子彈之父。
曼哈頓計劃的保密級別為絕密，參與相關工作的15萬人中，只有12個人知道全盤計劃，絕大部分人都不知道自己在從事原子彈研發工作。
由於工作中涉及大量枯燥的計算，而且很多都需要通過手工計算來完成，很多人都不知道自己到底在算什麼，工作的積極性和認真程度都比較低。當一個聰明人發現是在研發原子彈之後，所有人的積極性都被調動起來，主動加班到深夜，並深以為豪。經過所有人的同心同力，原子彈的很多技術和工程難題得到解決。
歷時三年，美國於1945年7月16日成功地進行了世界上第一次核爆炸，這顆原子彈的名子叫瘦子。並按計劃製造出兩顆實用的原子彈，也就是我們熟知的小男孩和胖子。首批三顆原子彈是以外形來命名的，體積尚未縮小至可以安裝到導彈上，只能使用飛機投放。
直到二戰結束，提前三年實施的德國核彈也沒有被研發出來，其負責人海森堡作為戰犯被關押到了英國。後來被釋放回國，他在公開場合說到：他認為原子彈會引發巨大的道德爭論，出於對德國的熱愛，但不是納粹的熱愛，因此他們選擇了消極怠工，並誇大製造原子彈的難度，使計劃一拖再拖，因此德國沒能夠製造出原子彈。
海森堡的言論已經無法證實，但原子彈的技術並非難於登天，只要有足夠的資金和科學家，研發出原子彈並不需要太長的時間，與氫彈不同。如果海森堡吹了牛，他沒研發出核彈的原因很可能是缺乏資金。
