Fisi nuklir
Penemuan dari fisi nuklir adalah pada tahun 1938, kira-kira 5 dekade setelah studi pada radioaktivitas dan juga ilmu pengetahuan baru mengenai fisika nuklir yang menjelaskan komponen-komponen dari sebuah atom. Pada tahun 1911, seorang berkebangsaan Selandia Baru bernama Ernest Rutherford mengemukakan sebuah model atom baru yang bentuknya kecil, padat, dan nukleusnya bermuatan positif (proton) dan dikelilingi oleh elektron yang bermuatan negatif (model atom ini disebut sebagai model atom Rutherford). Niels Bohr memperbaikinya pada tahun 1913 dengan menambahkan kulit-kulit elektron (atau disebut sebagai Model Bohr).
Proyek Manhattan
Ilmuwan nuklir Leó Szilárd, Edward Teller dan Eugene Wigner (semuanya pengungsi Yahudi dari Hongaria karena Hitler) percaya bahwa energi yang dilepas dalam fisi nuklir dapat diguankan dalam bom oleh Jerman. Mereka membujuk Albert Einstein, salah satu ilmuwan paling terkenal dunia dan juga pengungsi Yahudi, untuk memperingati Presiden Franklin D. Roosevelt akan bahaya ini dalam sebuah surat pada 2 Agustus, 1939 yang dirancang oleh Szilárd . Sebagai balasan akan peringatan tersebut Roosevelt mendorong riset lebih lanjut menjadi keamanaan nasional implikasi fisi nuklir. Setelah pengeboman Hiroshima, Einstein kemudian berkomentar "Saya dapat membakar tangan saya karena menulis surat kepada Roosevelt." Ankatan Laut menganugerahkan pendanaan energi atom pertama sebesar $6.000 untuk eksperimen frafit, yang tumbuh menjadi Proyek Manhattan di bawah kepempinan ilmiah dari J. Robert Oppenheimer dan Enrico Fermi.