1933年初，德国总统兴登堡任命希特勒为总理，随即法西斯主义的纳粹党在德国上台组建政府。1934年希特勒自封为国家元首，宣布成立“德意志第三帝国”。从此，他不惜使用一切卑鄙手段，对内实行恐怖的独裁统治，对外实行侵略扩张和种族灭绝政策。他狂妄地扬言：“要霸占全球，征服全世界。”在希特勒的授意下，德国试图利用原子科学的成果制造一种毁灭性极强的新式武器，开始进行一项秘密工程。这个惊人的消息，于1939年夏季从柏林传出。当时欧洲战云密布，科学家们担忧，万一德国法西斯抢先制造出原子弹，人类的命运将是不堪设想。
1939年，希特勒首先向波兰举起了血淋淋的屠刀．悍然发动了第二次世界大战。由于纳粹德国疯狂地迫害知识分子和犹太人，许多杰出的科学家，如科学巨人爱因斯坦、原子的核裂原理发现人迈特纳等，都先后逃离德国，迁居美国。这些科学家出于对人类命运的极大关注，请爱因斯坦出面写信给当时的美国总统罗斯福，要求美国务必抢在德国前研制出原子弹。罗斯福收信后默默地研究着，他觉得这件事非同小可，涉及人力、经费、保密和安全等许多问题。罗斯福苦苦思索一周，终于在10月19日下了决心。他指令军事助手“必须处理好这件事”。随即，按照罗斯福的指令，秘密组成了一个代号“S一11”的特别委员会，开始进行核试验研究。1942年8月美国陆军工程兵团格罗夫斯将军主持”S一11”特别委员会，制定了一个命名“曼哈顿”的新计划。选用了著名科学家罗勃·奥本海默主持原子试验室工作。罗勃·奥本海默，1904年4月22日出生于美国纽约：他的父亲是有名的企业家。他在童年时就打下了良好的基础：12岁时，他应邀为著名的专家学者作了题为“曼哈顿岛上的基岩”的学术报告。他学习勤奋，有惊人的记忆力。1925年，他毕业于哈佛大学。第二年他到英国剑桥大学跟随卢瑟福深造，后来受波恩的邀请到哥廷根大学工作，和波恩一起发明了“波恩一奥本海默近似法”。1929年，他回到美国，在加利福尼亚理丁学院和加利福尼亚大学同时任教。1936年他晋升为教授，1941年当选为美国科学院院土。这时的奥本海默不仅是，一位超凡的物理学家、出色的实验室主任，而且是一名有管理才子、能够和各种各样人打交道的出众人物。因此，“S—11”特别委员会认为奥本海默负责原子弹的研制工作，是最佳最可靠的人选。
奥本海默上任后，于1943年1月亲自挑选了著名物理学家弗米·玻尔、康普顿、尤里和劳伦斯等人，参加原子弹的研制工作。他选中了美国新墨西哥州阿拉莫斯荒凉的高地，那里邻近沙漠，地方偏僻，人烟稀少，在那里修建起一处秘密实验中心，进行实验和研制原子弹。
与此同时，纳粹德国也在加紧研究制造原子弹。1942年6月，罗斯福从情报中获悉，德国占领挪威后，命令挪威一家生产重水的工厂每年向德国提供五吨重水。重水是使原子反应堆中的中子得以减速的缓冲材料。有了重水，就能控制反应堆，制造原子弹就有可能。为了不让德国制造原子弹，罗斯福下令必须炸毁挪威的重水工厂，切断德国的重水来源。
1943年2月11日，以隆纳贝尔为首的突击小组在挪威空投成功。突击小组成员冒着狂风暴雨，忍受着零下25℃的严寒向重水厂前进。深夜，突击队员在月光照耀下，依靠悬崖峭壁上长的灌木丛，爬上了300米高的危崖，沿着一根管道迅速潜入设在一座陡峭山坡上的重水厂。当他们突然出现在重水车间时，守夜的一名职员，面对全副武装的英国士兵，吓得日瞪口呆说不出活来，隆纳贝尔命令他靠墙站着，然后从背夹里取出20块炸药，贴在重水罐的壁上，很快点燃了导火线。轰的一声巨响，重水罐被炸裂，重水横流满地。当纳粹发现重水罐被炸时，突击队员早已不知去向了。由于这次爆破的成功，重水工厂至少一年之内不能生产。使纳粹德国丧失了建立原子反应堆必不可少的重水。
为了抢在德国之前造出第一颗原子弹，美国向欧洲战场派出了一支名叫“阿尔索斯”的行动小组，专门在欧洲各地搜捕德国科学家和收集德国制造原子弹的情报。1994年春“阿尔索斯”小组突然发现在德国占领区内一个叫黑兴根的小镇，有德国“u计划”的一个基地。美国“曼哈顿”总部把这一情报，报告了美国陆军总部。陆军参谋长马歇尔和几个高级将领在地板上摊开一张大地图，在上面找了半天，才找到了这个不出名的小镇。当即决定派出一个突击兵团袭击黑兴根小镇。这个行动获得了成功。
美国在实施“曼哈顿”计划时，格罗夫斯将军坐镇华盛顿“曼哈顿”总部指挥，每天与原子实验室基地主持人罗勃。奥本海默通话数次，即时解决工作中出现的问题。他们在操作中高度保密，连副总统杜鲁门也是在1945年4月罗斯福死后接任总统时才得知。
原子弹的“炸药”是高纯浓缩的铀一235。为了早日获得是够的铀一235，奥本海默采取三管齐下的方法。他首先让弗米领导—个组负责筹建原子反应堆获得铀一235，又让劳伦斯负责筹建电磁同位素分离器从天然铀中分离铀一235，还让尤里采用气体扩散法生产浓缩铀一235。他又特意找来一位工程师着手设计原子弹的结构。
奥本海默和科学家们经过两年的共同努力，终于研制成功了原子弹。1945年7月16日5时30分，美国制造的第一颗试验性的原子弹，在新墨西哥州爆炸成功。一道闪电在方圆400公里的范围内划破长空。一团巨大的火球直升8000米高空，大地被震得微微颤抖。美国整个西部都听到了爆炸声，很多人惊奇地以为太阳提早升起了。科学家们为此高兴得互相拥抱，欢呼不止。
美国第一批原子弹只制造出三颗，第一颗试爆的原子弹命名为“瘦子”，第二颗和第三颗分别叫“胖子”和“男孩”。
美国总统杜鲁门得知原子弹试验成功，非常高兴。他在8月2日决定向日本投掷原子弹。原子弹的研制成功使人们欢愉的同时也使许多科学家产生了担忧。当他们知道美国军方有向日本和平居民投放原子弹的意向后，联名向美国总统杜鲁门呼吁不能使用原子弹。但是他们的努力没有用。1945年8月6日和9日，美国分别在日本广岛和长崎投放了两枚原子弹，使两座城市完全变成了废墟。奥本海默听到这惨痛的消息后，既追悔莫及，又非常伤心。
奥本海默由于多年从事核研究工作、患了咽癌，1967年在美国新泽西州普林斯顿逝世，终年63岁。