1945年8月6日，美国在日本广岛投下一颗代号为“小男孩”的原子弹，这颗2万吨当量的原子弹当天造成25375人死亡；8月9日，在日本长崎投下一颗代号为“胖子”的原子弹，这颗2万2千吨当量的原子弹当天造成13298人死亡。两颗原子弹共计造成295956人死亡。

1937年2月，纳粹德国已经开始执行“铀计划”。1941年日本悍然偷袭美国珍珠港，美国由此卷入二战，向德国和日本宣战。一些美国科学的建议要在德国之前研制出原子弹，美国陆军部于1942年6月开始实施利用核裂变反应来研制原子弹的计划，这个计划被外界称为曼哈顿计划(Manhattan Project)。罗斯福总统赋予这一计划以“高于一切行动的特别优先权”。

为了使原子弹研究计划能够顺利完成，根据奥本海默的建议，军事当局建立了一个新的快中子反应和原子弹结构研究基地，这就是后来举世闻名的洛斯阿拉莫斯实验室。奥本海默凭着他的才能与智慧，以及他对于原子弹的深刻洞察力，被任命为洛斯阿拉莫斯实验室主任。正是由于这样任命，使他在日后赢得了美国“原子弹之父”的称号。

该工程集中了西方国家最优秀的核科学家，动员了10万多人参加，历时3年，耗资20亿美元，于1945年7月16日成功进行了世界上第一次核爆试验，并按计划制造出2颗用于实战原子弹。

二战后期，日本政府拒绝执行《波茨坦公告》，美国政府为迫使日本尽快投降，决定向日本投放原子弹。

于1945年8月6日向广岛投下了代号为“小男孩”的原子弹，其爆炸后产生的巨大破坏力导致广岛一片狼藉，广岛从而成为第一座遭受原子弹轰炸的城市。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%。