Op 17 juni toen Britse inlichtingen hadden besloten dat Duitsland snel vorderde met nucleair onderzoek was Roosevelt vastberaden om zelf onderzoek te starten. Hij richtte enkele comités op en zocht contracten met enkele Amerikaanse bedrijven en universiteiten, waaronder the Standard Oil Company, Columbia University, Princeton University, the University of Chicago, and the University of California.
Men achtte goede resultaten te kunnen krijgen nadat een brits rapport de verschillende manieren waarop een kernbom kon worden gemaakt beschreef, en zei dat er een gemaakt kon worden in twee jaar tijd, als er voldoende aan gewerkt werd. Hiermee kreeg het Amerikaanse programma meer hoop en werd The Office of Scientific Research and Development gevormd. Het werk om een atoombom te bouwen werd toen “S-1” genoemd.
Een dag voordat Japan Pearl Harbor aanviel beval Roosevelt S-1 om alles te doen wat ze konden om een atoombom te bouwen. Dit alles nog steeds in de angst dat Duitsland ze voor zou zijn.
Tegen het einde van 1942 leek het construeren van een atoombom bijna werkelijkheid. Op 2 december vormde Enrico Fermi – een natuurkundige die het wetenschappelijke onderzoek van het project leidde – de eerste ketting kernreactie die door de mens was gemaakt op de Universiteit in Chicago. Een dergelijk experiment was nog nooit eerder uitgevoerd en de risico’s waren enorm. Sterker nog, het uitvoeren van dit experiment was niet zo slim, en de officiele geschiedenis van The Atomic Energy Commission zei dat de beslissing om dit experiment uit te voeren een gok was met een mogelijk catastrofe afloop in een van de dichtst bevolkte plaatsen van de natie. Gelukkig werd chicago niet opgeblazen en waren de berekeningen van Fermi juist.
In het begin van het project hadden de VS en Groot Brittanie onafhankelijk van elkaar onderzoek gedaan. In juni 1942 zijn ze samen gaan werken. De VS zou het project leiden en Britse onderzoekers zouden toegang hebben tot alle gegevens en onderzoeksresultaten waarmee ze konden helpen.
Enkele amirikanen die aan het project meewerkten waren tegen deze samenwerking. Vannever Bush, voorzitter van The National Defense Research Committee, waarschuwde Roosevelt dat deze alliantie zou kunnen leiden tot extra inspanning van Rusland en dat dit ze over zo’n 20 jaar een botsing zouden kunnen krijgen.
Toen ze steeds dichter bij het maken van de bom kwamen begonnen mensen zich af te vragen of ze de bom echt zouden gebruiken. Roosevelt was van plan om de bom zonder verdere overweging te gebruiken als de eisen van de VS voor overgave niet zouden worden geaccepteerd. Het leger had al een grootschaalse invasie gepland in Japan in de hoop Japan daarmee tot overgave te dwingen. Deze invasie zou naar verwachting een miljoen slachtoffers met zich mee brengen.
Intussen kwam de tijd dat Roosevelt president was tot een eind. Zijn vice-president, Harry Truman, wist niets van de bedoeling van the Manhatten Project. Sterker nog, in de 82 dagen dat Truman vice-president was heeft hij Roosevelt maar twee keer ontmoet en hebben ze het geen een keer over een atoombom gehad. Pas toen Roosevelt dood ging kwam Truman te weten over dit project en steunde hij het. Hij was er vertrouwen in dat het een succes zou worden.
En het project was succesvol. Op 16 juli 1945 ontplofte de eerste atoombom, met de naam TRINITY, op een test plaats op de luchtmachtbasis Alamagordo in New Mexico. Generaal Groves was onder de indruk van de ontploffing en zei dat na nog een of twee van die bommen de oorlog over zou zijn.
Twee bommen die gebruik maakten van uranium, “Thin Man” en “Little Boy”, en een bom met plutonium, “Fat Man”, waren toen klaar voor gebruik. Japan wilde zich niet overgeven, zoals Duitsland al eerder had gedaan, en er werd toestemming gegeven om de bommen te gebruiken. En dus, ondanks een hoop tegenstand en het feit dat niemand echt wist wat er zou gebeuren, werden er plannen gemaakt om Japan te bombarderen. Na miljoenen dollars en jaren inspanning was het Manhatten project tot een eind gekomen.