二战期间，芝大在曼哈顿计划中扮演了重要角色。这一时期，大量物理学家聚集芝大，奠定了芝大在自然科学界的地位。费密（enrico fermi -）及其助手们于年月日在芝加哥大学建成世界上第一座可控原子核裂变链式反应堆，使它达到临界状态，产生可控的核裂变链式反应。这一成就是原子能时代的一个重要里程碑，为两年后的原子弹诞生奠定了基础，芝加哥大学也因此被称为「原子能诞生地」。albert abraham michelson（年诺贝尔物理奖得主）首先进行光速的测量，并发展了同位素年代测定法。