1934年，美国物理学家费米在用中子轰击铀原子的试验中，得到后来被他命名为超铀的元素，并首创了β衰变定量理论，为原子能的研究奠定了基础。费米也因此在1938年12月获得了诺贝尔物理学奖。
1939年，德国的两位科学家哈恩和斯特拉斯曼用化学方法检验了费米的试验，他们发现：用中子轰击铀原子，只能得到地球上已存在的钡。钡的重量略高于铀的一半，这是无法用原子核的衰变来解释的。因此，两位科学家便提出了裂变理论。
裂变理论诞生时，费米正在外出途中。当他从杂志上看到这一惊人消息后，马上返回到哥伦比亚大学物理实验室。他用精密的试验验证了裂变理论的正确性，进而建立了整套“链式反应”的基本概念和基础理论。
费米用自己的辛勤工作换来了人类科学史上又一个划时代的进步。铀核反应的试验成功及其基础理论的产生，为后来原子弹的试制成功提供了可靠的理论依据。1942年，费米领导了世界上第一座原子核反应堆的建设和试验工作，成为原子能事业的先驱之一！
原子能事业的另外一位先驱当数匈牙利物理学家西拉德。早在1933年，他就曾预见，链式反应一旦实现，其释放的巨大能量很可能用来制造杀人武器。第二次世界大战爆发后，西拉德意识到要是让希特勒这样的战争狂人拥有了原子弹，那么，人类的未来将不可想象！
1939年8月，西拉德和其他两位物理学家在爱因斯坦的帮助下，委托罗斯福总统的朋友和顾问萨克斯请求美国政府支持研制原子弹的工作。12月6日，美国政府大量拨款研制原子弹。并成立了一个军政委员会，实施制造原子武器的计划，该计划被命名为“曼哈顿工程”。
1943年4月15日，原子弹的综合实验室正式投入运行。奥本海默及费米、劳伦斯等人开始通过不同的实验方式尝试获取铀235，同时，让工程师开始着手设计原子弹。
1945年3月，有关原子弹的所有重要物理研究都已接近完成，奥本海默宣布实施“三一计划”。7月4日，进行原子弹爆炸试验，8月1日完成装配第一颗原子弹。
然而，在这紧要关头，许多事情并未尽如人意，炸药雷管性能达不到可靠性的指标，裂变材料的供应跟不上进度，加之整个7月份风雨交加，根本无法试验。杜鲁门为了在7月15日的美、英、苏最高首脑会议上以手中的原子弹作为砝码调节战后的大国格局，要求原子弹无论如何在7月14日前试验成功。奥本海默凭着对国家的忠诚和对事业的执著，在极度焦虑和兴奋中度过了整个春季。7月16日早上5点半，一颗安放在铁塔上的试验原子弹终于抢在暴风雨来临前爆炸了。这颗原子弹的威力，要比科学家们原先的估计大出了近20倍。
从此原子弹正式登上了历史舞台。时至今日，它给全世界所带来的核战争威胁都是巨大的。