原子弹的发明过程可以追溯到20世纪初的核物理研究。英国科学家卢瑟福在20世纪初发现了原子核的存在，并提出了原子结构模型假说，为后来的核物理研究奠定了基础。1932年，英国物理学家查德威克发现了中子，这一发现为原子弹的研发提供了关键材料。 在美国，从欧洲迁来的匈牙利物理学家齐拉德·莱奥首先考虑到法西斯德国掌握原子弹技术可能带来的严重后果。经他和另几位从欧洲移居美国的科学家奔走推动，于1939年8月由物理学家爱因斯坦写信给美国总统罗斯福，建议研制原子弹，引起了美国政府的注意。但开始只拨给经费6000美元，直到1941年12月日本袭击珍珠港后，才扩大规模，到1942年8月发展成代号为“曼哈顿工程区”的庞大计划，直接动用的人力约60万人，投资20多亿美元。 曼哈顿计划由罗伯特·奥本海默领导，成功研发出原子弹。1945年7月16日，美国成功爆炸了世界上第一颗原子弹。1945年8月6日，美国在日本广岛投掷了第一颗实用型原子弹“小男孩”，加速了二战的结束。