，甚至一度怀疑是他们关于原子弹的理论出了问题。
对于德国原子弹的研究，同盟国方面非常重视。其中，美国为确保他们能比德国等其它地表人类国家更快的研制出原子弹，还成立了代号为“阿尔索斯”的秘密行动小组，用于专门收集地表人类各个国家研制原子弹的情报。
1943年2月，“阿尔索斯”的情报人员，发现了德国建在挪威，用于生产重水的工厂，而重水是生产原子弹的重要原料。
2月28日，“阿尔索斯”的特务人员秘密潜入德国的这座重水厂，进行了摧毁。
1943年11月，德国重水厂重新恢复运转，并准备继续进行研制，却又被美国的情报人员发现，不久美国派遣150架远程轰炸机摧毁了德国重水厂。
1944年1月，德国想要通过舰船把重水运走时，又被美国的情报人员发现，不久这些舰船就被美国派遣的战机击沉。
至此之后，德国彻底丧失了研究原子弹的信心，铀计划被迫终止。
而在1941年末，珍珠港事件爆发，美国正式参加了二战，向德国宣战之后，一些美国科学家发出了要先于德国制造出原子弹的提议。
到1941年12月6日，美国正式制定了代号为“曼哈顿”的原子弹研究计划。
同时，和德国的指挥层，早期对原子弹研究计划的不重视截然相反，时任美国领袖的罗斯福总统赋予了曼哈顿计划“高于一切行动的特别优先权”。
与此同时，“曼哈顿”计划的规模异常庞大，在该项计划的顶峰时期曾经起用53.9万人，总耗资25亿美元，这与德国铀计划早期只有66.7万美元的经费投入，形成了鲜明的对比。
另外，曼哈顿计划最初的负责人是美国军事工程部的马歇尔上校。
然而，由于马歇尔上校循规蹈矩，与科学顾问们在性格方面合不来，使得研究计划优先权的升级和气体分离工厂地址的选择等工作拖延了两个月。
最后，美国战时办公室和军队高层讨论后决定，由领导修建美国五角大楼的格罗夫斯上校接替马歇尔上校。
而格罗夫斯在赴任曼哈顿计划负责人的途中，就被提升为了准将。
随后，格罗夫斯在上任后不到两天内就成功地把计划的优先权升为最高级，并确定了铀同位素分离工厂的基地位置。
后来，在一些科学家的联名推荐下，格罗夫斯又请来了奥本海默负责原子弹的研究工作。
而为了能够让原子弹计划顺利完成，根据奥本海默的建议，美国当局决定建立一个新的快中子反应和原子弹结构研究基地，也就是著名的洛斯阿拉莫斯实验室。
在洛斯阿拉莫斯实验室建成之后，奥本海默被任命为该实验室主任，也因为这个任命，使得奥本海默最后获得了美国“原子弹之父”的称号。
随着曼哈顿计划的推进，整个计划也由奥本海默最初预计的，只要6名物理学家和100多名工程技术人员，逐渐发展到了拥有2000多名文职研究人员和3000多名军事人员，这其中又包括1000多名科学家的庞大规模。
而在曼哈顿计划进行期间，鉴于大多数科学家都反对实验室的军事化，格罗夫斯经过慎重考虑后，同意了让加州大学成为洛斯阿拉莫斯实验室名义上的管理单位和合同保证单位。
而军队则用来负责实验室建设、后勤供应和安全保障等工作，并不干涉实验室内科学家们的自由学术讨论。
在美国对曼哈顿计划的如此重视和大力支持下，曼哈顿计划也是陆续的取得了一系列不错的成果。
1942年12月2日，曼哈顿计划建造出了地表人类文明第一个实验型原子反应堆，成功地进行了可控的链式反应。
1943年，奥本海默领导的制造原子弹的工作，在洛斯阿拉莫斯的实验室开始。