１９４２年６月，美国基本完成了核弹研制前期实验阶段。总统最高政策小组成员布希博士向罗斯福提交报告，说明研制原子弹的可行性，并建议尽快投入工厂化生产。罗斯福批准了布希报告。两个月后，美国正式开始原子弹的工厂生产阶段，规定其代号为“曼哈顿工程”，并由陆军工程兵团调来格罗夫斯将军全面负责协调。为尽快生产出原子弹，美国各大学、各实验室，各有关生产厂家几十万人，加班加点，努力工作，相互协作。生产原子弹必需的电力和各种物资供应等，一律列入最高的ＡＡＡ供应等级，最优先供应。国库甚至破例借出１．４万吨白银供一家生产原子弹部件的电磁分离厂用作特殊导线材料。
由于全力以赴，协调生产，美国原子弹研制工程进展顺利。在田纳西洲诺克斯维尔的橡树岭，两座大型铀分离工厂建立起来并迅速投产，一座用气体扩散法，一座用电磁同位素分离法。两法同时应用，确保供应足够的核弹用高浓缩铀。在芝加哥，来自意大利的物理学家费米成功地进行了链式反应试验。新的反应堆、回旋加速器、组装工厂成批建立。各种特殊部件相继生产成功。１９４５年６月，美国原子弹基本研制出来，进入组装阶段。