Após ter sido observado uma tal reação era necessário produzi-la; a experiência decisiva ocorreu em 2 de dezembro de 1942, em Chicago, quando Fermi construiu a primeira pilha atômica do mundo e produziu a energia graças a reação em cadeia essa foi a primeira reação em cadeia que produziu meio watt de energia, o que era muito pouco.
Mas, experimentalmente estava comprovado que era possível construir uma bomba atômica. Portanto não se tratava de um sonho. Contudo, o principal problema era a produção do material fissíl. Com efeito, era necessário construir usinas que permitissem, por um lado separar o urânio 32 do urânio normal e, por outro lado, "a criação" do plutônio a partir desse mesmo urânio. Para obter uma quantidade suficiente de urânio ou plutônio era necessário construir dois complexos industriais: um em Oak Ridge, no Tennessee, para a produção do urânio 235. Para essa finalidade, foram construídos enormes filtros através dos quais só o urânio 235 podia passar por difusão gasosa.
O segundo complexo industrial foi instalado em Hanford, próximo de uma pequena cidade as margens do Rio Columbia no Estado de Washington. Totalmente fechado em relação ao exterior, o conjunto de apresentava como um bloco de cimento armado de 250 metros de comprimento e 30 metros de altura, onde se fazia a separação do plutônio do urânio. Esses dois conjuntos de extração funcionavam durante todo o projeto Manhattan com objetivo de recolher uma quantidade suficiente de material. Desde março de 1943, uma equipe de cientistas sobre a direção de Robert Oppenheimer, instalada em Los Alamos, no deserto do Novo México, próximo da cidade de Santa Fé, ocupava-se do estudo da estrutura da bomba propriamente dita.
Para satisfazer as necessidades de projetos e designer da bomba, uma imensa cidade-laboratório foi instalada no meio do deserto onde deveriam ser projetadas e construídas todas as peças necessárias ao projeto. Em Los Alamos trabalhavam centenas de físicos, dos quais 20 prêmios Nobel e alguns futuros, assim como cerca de 2.000 técnicos e pesquisadores, sendo 600 deles militares. Todos trabalhavam no mais completo sigilo (as crianças nascidas nesta cidade não podiam fazer referência em sua carteira de identidade ao local do nascimento), vivendo sobre um organograma que exigia uma dedicação exclusiva e permanente para satisfazer as diferentes etapas, as relações entre os militares e os oficiais não foram muito agradáveis, em virtude, do estresse provocado pela urgência do projeto. Convém assinalar que o general Groves comandava o projeto a partir dos seus escritórios em Nova York enquanto os pilotos encarregados do lançamento das bombas atômicas eram treinados na base de Wendover, Utah.
Terceira etapa
Apesar da Alemanha ter assinado a sua rendição, o projeto não sofreu desaceleração, ao contrário, os cientistas estimulados pelo exército continuaram com suas pesquisas. Em julho de 1945 o Projeto Manhattan chegou a sua conclusão. Ao contrário da idéia inicial, efetivamente, não se tinha uma única bomba, mas duas.
Os Estados Unidos se encontravam portanto de posse de dois tipos de bomba, uma usando o urânio 235 que seria lançada sobre Hiroshima e uma outra de plutônio que seria lançada em Nagasaki. Como a quantidade de plutônio era superior à de urânio, foi portanto possível construir duas bombas de plutônio, sendo uma delas usada para um teste. A bomba que usava urânio 235 (Little boy – Garoto) pesava 5 toneladas, que explodia pela colisão de duas cargas de urânio e a que usava o plutônio (Fat man – Homem gordo ou Gordo) que explodia pela compressão do plutônio colocado no seu centro. (RRFM)