Tiga 'kota rahasia' dipilih untuk menjadi bagian dari Proyek Manhattan—Oak Ridge, Los Alamos, dan Hanford atau Richland.
Oppenheimer mengawasi pembangunan dan administrasi laboratorium di Los Alamos. Setelah selesai, ia membawa para ahli fisika terbaik untuk mengerjakan cara membuat bom atom. Pada akhirnya, Oppenheimer mengelola lebih dari 3.000 orang sambil menangani masalah teoretis dan mekanis yang muncul selama pembuatan bom.
Ledakan nuklir pertama terjadi di pangkalan udara Alamagordo pada 16 Juli 1945, diberi nama kode 'Trinity' oleh Oppenheimer. Ledakan itu setara dengan 20.000 ton TNT dan menciptakan bola api yang mencapai suhu beberapa juta derajat.
Hirosima dan Nagasaki, korban bom atom pertama di dunia
Kurang dari satu bulan setelah uji coba awalnya yang berhasil, pada 6 Agustus 1945, seorang pembom B-29 Amerika bernama Enola Gay menjatuhkan bom atom pertama di dunia di kota Hiroshima, Jepang. Ledakan menewaskan sekitar 80.000 orang. Puluhan ribu lebih nantinya akan mati karena paparan radiasi.
Hanya 3 hari kemudian pada tanggal 9 Agustus 1945, bom atom lainnya dijatuhkan di Nagasaki di Jepang. “Langsung menewaskan 40.000 orang lagi dan lebih banyak lagi dari waktu ke waktu,” Irvine menambahkan lagi. Serangan tersebut diyakini telah membuat Jepang menyerah dan mengakhiri Perang Dunia Kedua.
Oleh karena itu, karya Oppenheimer telah mencapai tujuan awalnya.
Oposisi pascaperang terhadap senjata nuklir
Setelah perang berakhir, pada tahun 1947 Oppenheimer diangkat sebagai Ketua Komite Penasihat Umum untuk Komisi Energi Atom (AEC). Ini adalah peran yang dia pegang hingga tahun 1952.
Oppenheimer menggunakan posisi ini untuk melobi kontrol internasional tenaga nuklir. Ia ingin mencegah proliferasi nuklir dan perlombaan senjata nuklir dengan Uni Soviet.
Pada bulan Oktober 1949, Oppenheimer dan AEC juga menentang pengembangan bom hidrogen selama debat pemerintah tentang masalah tersebut. Baik Oppenheimer maupun AEC mengambil sikap menentang masalah terkait pertahanan.