20世纪30年代，英国物理学家詹姆斯·查得威克、意大利物理学家费米和德国物理学家哈恩、施特芬斯等在原子物理的研究中发现，一克重的铀产生裂变后其能量相当于燃烧3吨煤或200升汽油所放出的能量，所产生的爆炸力也是巨大和惊人的。人类从此进入了“核”时代。
然而，就在科学家们对这一科学的发现感到欣喜的时候，纳粹德国也把目光盯在了这个伟大的成果上了。他们要利用这个科学的发现，把这一成果转移到战争中去。
1939年4月，纳粹德国将6名原子物理学家召集到柏林，举行秘密会议，决定开始制造能控制利用铀的装置，也就是原子弹。9月26日，德国正式制订了代号为“U”的秘密研制核武器的计划。
纳粹德国研制核武器让一些科学家感到担忧，流亡在美国的费米立刻联系了诸如西拉德、泰勒等人在美国积极奔走，呼吁美国尽快开展原子弹意大利物理学家费米的研制工作。当他们向美国军方提出这项计划时，美国军方并没有认识到原子弹能产生的巨大破坏力，所以对这些科学家的看法没有引起重视。
费米等科学家心急如焚，他们深知核能的巨大威力，如果纳粹德国抢先制造出原子弹，那么人类就将面临史无前例的巨大灾难。而要制造原子弹是需要雄厚的经济后盾和完整的科学体系以及科学人才的，还要有安定的社会环境。
这些条件，就当时的世界来说，只有美国符合。
费米、泰勒等科学家决定直接上书美国总统罗斯福，只有说服他采纳这个计划，才能尽早开始研究工作。他们还想到了德高望重的爱因斯坦，想请他作为代表向罗斯福进言，这样还可以增加说服的力度。
与此同时，罗斯福的好友和科学顾问阿列克谢·萨克斯也受科学家们的委托，向罗斯福总统进行游说工作，他讲到了拿破仑不听富尔顿的建议，拒绝制造蒸汽轮船，而丧失进攻英国的时机的故事。
他说：“总统先生，我个人认为，原子能就在我们的身边，而且总有一天会有人能够控制并释放它那巨大的能量，这是毫无疑问的。我们不可能阻止他这样做，只能希望他不要把邻居炸飞。”
罗斯福听了萨克斯的话，幽默地说：“我明白了，你现在所寻求的是保证纳粹不要把我们炸飞。”
12月6日，美国国会拨款20亿美元作为研究经费，正式启动名为“曼哈顿工程”的原子弹研究计划。
德、美两国都启动了核计划，为了掌握对方的进程动态进而遏制对方，他们在自身的保密和置对方于死地方面进行了大量的间谍侦察和破坏活动。
美国研制原子弹工作规模庞大、人员众多，但他们居然能在长达4年的时间里未被德国间谍机关了解到“曼哈顿工程”行动计划。
要知道，“曼哈顿工程”有成千上万热情的美国人参与其中，据统计，参加这项研制计划的美国人前后达60万之众，任何一个人如果口风不严都可能引起警觉性极高的外国间谍的注意。
“曼哈顿工程”的运作是分散在田纳西州、新墨西哥以及华盛顿等地秘密进行的。在这些人员庞大的研制队伍中，美国人组织了一批尽职合格的保密队伍。
这些经过训练的青年男女之间谈话用暗语，对核心研制人员的行动进行监控，负责检查每一份文件资料的收发，对散落在办公室里的每一张纸片进行详细检查处理，做到万无一失。
在60万参与人员中，他们与所有人员都有严格的保密协定，其中2000多个因口风不严、说话随便的职员受到了处分。在文职人员中，他们特别注意对每一位适应做这样高度机密工作的人的善后安排，做得周到、完满。使这些人在调离工作岗位后，也不会产生不满情绪而导致对“曼哈顿工程”工作产生负面影响。
最为困难的是参加研究的科学家们的保密工作。
许多人在国际上是原子物理学方面的著名人物，德国人只要知道这些人的行踪，自然会尾随其后并容易推测出美国人在何时、何地进行什么样的工作。因此，“曼哈顿工程”的反间谍机构对这些科学家进行了周密的安排，给这些科学家每人编上代号，并派专门警卫人员负责他们的行动安全。
美国人的保密措施的确是十分出色的，他们不仅成功地使本国科学家的行踪一直不为外人所知，而且还十分成功地将许多国家的科学家带到了美国，在高度保密的状态下参与研制工作。
在英国情报机构的帮助下，他们还把世界著名的原子物理学家玻尔从丹麦营救出来，化名贝克在美国秘密地从事了长达两年之久的研究。
与此同时，德国已经注意到，虽然美国从事核领域的研究是在德国的后面，但是德国却并不敢小视。因此，德国人在战争初期曾经派出两名最优秀的科学家来美国进行“交流”，但美国方面成功地阻止他们的企图，并利用科学家之间的这一“交流”，使德国人产生错误的判断。
他们得出的结论是，美国人的研究还停留在初期的阶段。
“曼哈顿工程”的反间谍保密工作不仅仅针对德国人，就连美国第二次世界大战时最亲密的盟友英国人都难以窥其端倪。
英国物理学家阿兰对美国人的这项研究表现出极大兴趣，曾三次前往参观。美国人立即引起警觉，迅速采取措施加以防范，并协助英国有关部门对其进行调查。结果发现，这位科学家曾向苏联方面提供过铀标本和美国人研制的进展情况。英国方面立即将其逮捕，判以重刑。
“曼哈顿工程”的保密工作的确是美国反间谍部门的一项成功大作，真可谓史无前例。人们在钦佩之余，也产生不解和疑惑，以德国间谍机构的高超水平，何至于对这一情报无所作为？其实，这也是美国反谍报部门的棋高一筹。
“曼哈顿工程”实施期间，美国情报部门不断地制造假象以迷惑德国人，其中最多地是向德国情报部门提供假情报，使德国人误以为美国人的研究仍处于初级阶段。另一方面，也与德国情报部门的科学家分析失误有极大的关系。这批科学家自以为是地认为，世界上最优秀的德国科学家都未能在原子弹的研制方面有关键性突破，美国的科学家更是不在话下，他们只能跟在德国人的后面亦步亦趋。
相反，美国和英国的情报工作却十分出色，他们不但准确地把握了德国人研制原子弹的进展情况，而且还成功地策划了一次重大的破坏活动，炸毁了德国的重水工厂，阻滞了德国人研制工作的进展。