1939年，法西斯德国扩大了侵虐战争；风传德国正在加紧原子弹的研究，还禁止了铀矿的出口（铀矿：制造原子弹的重要矿石）。
匈牙利物理学家西拉德.菜奥首先考虑到，一旦法西斯德国掌握了原子弹技术，可能带来非常严重的后果。核物理学家西拉德和几位从欧洲移居在美国的科学家一起找到了爱因斯坦，想借助他的声望敦促美国在德国之前造出原子弹。
罗斯福总统采纳了他们的意见，但是开始只拨给6000美元的经费，直到1941年12月日本偷袭珍珠港后，才扩大了规模。直到1942年8月，开始了代号为“曼哈顿工程”的原子弹研究工作，直接参与人数约为10万，投资20多亿美元。
奥本海默被任命为研究原子弹的“曼哈顿计划”的首席科学家，在新墨西哥州沙漠建立洛斯阿拉莫斯国家实验室，奥本海默领导的整个团队完成了“一项历史上前所未有的大规模有组织的科学奇迹”从而不仅验证了科学技术的巨大威力，还为战争的结束作出了贡献，他被人们誉为“原子弹之父”。
1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT烈性炸药。爆炸时安放原子弹的钢塔全部融化，在半径400m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1600m范围内所有动植物全部死亡。
1945年夏天，日本败局已定，但是日本誓死抵抗，投放原子弹不仅可以使日本早日投降，而且可以避免几十万美军的牺牲。在美国试验第一颗原子弹试爆成功20天后，1945年8月6日8时15分，美军一架B-29轰炸机飞临日本广岛市上空（当时广岛是日军第二军司令部驻地，集结了实力可观的防御部队），投下一颗代号为“小男孩”的原子弹。小男孩内装60公斤高浓度铀，重约4吨。炸弹在距地面580米的空中爆炸，在巨大冲击波的作用下，广岛市的建筑全部倒塌，全市24.5万人口中死伤总人数达20余万，城市化为一片废墟。这是人类历史上首次将核武器用于实战，广岛成为第一座遭受原子弹轰炸的城市。
1945年8月9日，美军又出动B－29轰炸机将代号为“胖子”的原子弹投到日本长崎市。长崎市约60%的建筑物被毁，伤亡8.6万人，约占全市总人口的37%。
美国用原子弹轰炸广岛和长崎，也使日本人民遭受到军国主义者发动侵略战争带来的严重灾难。日本人民也成为战争的受害者，同时也亲身体验了原子弹造成的无穷遗患。
1945年8月15日，日本宣布无条件投降，9月2日签署投降书。第二次世界大战至此结束。
