1945年7月16日世界上第一顆原子彈爆炸。這顆原子彈被命名為“小玩意”。
第二次世界大戰期間，流亡到美國的科學家西拉德等人為防止德國人搶先造出原子彈，動員著名科學家愛因斯坦上書美國總統羅斯福，信中闡述了研制原子彈對美國安全的重要性，但是起初羅斯�？偨y對此并不重視，直到1941年12月6日，日本偷襲珍珠港的前一天，才批準了美國科學研究發展局全力進行美國研制原子彈的步伐。1942年8月美國制訂了研制原子 彈的“曼哈頓計劃”隨后任命格羅斯將軍為負責人。
制造原子彈的材料是鈾235，它在天然鈾中只占0.7％，其余的占99.3％的是鈾238是制作原子彈的關鍵。
美國不惜重金全力投入提取鈾235的研究。比較成功的方法是勞倫斯方法和尤里方法。勞倫斯方法也叫電磁法，是采用質譜儀的原理，利用鈾235和鈾238質量上的差異而使之分離。勞倫斯曾采用4900噸重的巨形磁鐵，每天也只能分離幾毫克鈿235。在田納西州建立的電磁分離廠中建造了空前大的電磁鐵，磁極的直徑為15英尺（1英尺=0.3048米），用這種方法終于生產出以千克計的鈾235。尤里方法也叫氣體擴散法。氣體擴散法是根據輕的分子（像那些含鈾235的分子）比含鈾238的較重的分子容易、并較迅速地通過多孔障
壁細孔的原理，于是把鈾制成六氟化鈾氣體，使它通過4000次多孔障壁就能得到純度為99％的鈾235。美國為此建造了巨大的工廠，加熱后的六氟化鈾氣體要通過成千的多孔障壁，每一障壁有成百萬的小于百萬分之一厘米的孔。需要幾個月才能使一定量的氣體從頭至尾通過工廠。1945年3月美國成立合并秘密的原子能委員會，奧本海默、費米、勞倫斯、康普頓四位物理學家為該委員會人員。當時，除奧本海默尚未獲諾貝爾獎外，其他三人均已獲得過諾貝爾獎。
到1945年7月，美國生產出的鈾235和钚239已經足夠裝配成原子彈了。
1945年7月16日凌晨在新墨西哥州的阿拉莫可德沙漠中進行了世界上第一顆原子彈的爆炸實驗，使用的是勞倫斯法制取的鈾235。在30米高的鐵塔上安放著世界上第一顆原子彈。清晨，5點30分按動引爆裝置。瞬間，好象無數的太陽同時放射出耀眼的光芒，立時出現了一個直徑為2公里的巨大火球向空中升騰，轉眼之間變成高達10 000米的龐大蘑菇云，由于爆炸引起了颶風，并象地震一樣震撼著沙漠的大地。安放原子彈的鐵塔，已被幾百萬度的溫度蒸發得無形無蹤，留下了巨大的深坑，估計原子彈的爆炸當量約相當于2萬噸TNT炸藥。
1945年8月6日美國向日本廣島投下原子彈，彈重4082公斤，彈長305米，彈徑0.711米，裝料為10公斤鈾235，當量1.25萬噸，因為該彈細長，被稱為 “小男孩”。原子彈造成死亡7.1萬人，傷6.8萬人，遭到破壞的總面積達12平方公里，破壞建筑物5萬余所，緊接著，美國又在長崎扔下名為 “胖子”的第二顆原子彈。這顆原子彈是用60公斤钚239制作的，彈長3.25米、彈徑1.52米，當量2.2萬號。該原子彈造成的死亡人數約3.5萬，傷約6萬，毀壞房屋19 587所，破壞面積4.7平方公里。
日本于8月15日宣布無條件投降，第二次世界大戰結束。但是核武器從此開始威脅全人類。
蘇聯于1949年研制成功了原子彈，英國、法國分別于1952年和1960年爆炸了自己研制的原子彈，1964年中國也擁有了原子彈。
