После того, как правительство США выделило ученым-ядерщикам деньги на исследования по созданию атомной бомбы, резко стал вопрос о выборе места под лабораторию. Отановились на лаборатории, построенной на территории бывшей школы-интерната мальчиков — детей фермеров в Лос-Аламосе. В конце марта 1943 г. уже была готова к приему первого штатного состава ученых и членов их семей. Вскоре Оппенгеймер и Гровс поняли, что первоначальная оценка потребности в людях (например, планировалось всего сто научных сотрудников) была сильно занижена. В дальнейшем развитие лаборатории не прекращалось, в Лос-Аламосе появлялось все больше «новобранцев» и постоянно вырастали новые корпуса.

Гровс потребовал, чтобы боеспособная бомба была готова летом 1945 г. Проведя ряд начальных встреч со своей командой, Оппенгеймер вместе с остальными руководителями выработал основные принципы работы лаборатории; договорились также о том, кто и за что будет отвечать. С целью экономии времени в лаборатории параллельно велись исследовательские и конструкторские работы, необходимые для проектирования и изготовления бомбы, при взаимной ответственности научных и инженерных сотрудников. Одновременно велись поисковые исследования, имевшие своей целью преодоление таких препятствий, которые могли возникать в одной из лабораторий, а в остальных — нет. Поощрялся новаторский, творческий стиль исследований, но если выяснялось, что избранный путь решения задачи тупиковый, работа лаборатории по данной теме немедленно прекращалась. Штатные сотрудники лаборатории в Лос-Аламосе были изолированы от внешнего мира и оставались «за забором» до конца войны, но сейчас они приступили к работе.

Команда, находившаяся в Лос-Аламосе, рассматривала два возможных способа приведения атомной бомбы в действие. Первый из них сводился к тому, что подкритический заряд обогащенного U-235 выстреливался в другой заряд («мишень»), тоже подкритический, но большей массы, в результате суммарная масса становилась больше критической, и должна была возникать неуправляемая цепная реакция. Бомбу такого типа называют «пушечной» (или «ствольной»). Второй способ, считавшийся поначалу менее перспективным, назывался «методом имплозии»; он заключался в том, что под действием управляемого взрыва должно было происходить мгновенное обжатие заряда из U-235 или плутония с последующим взрывом бомбы. Ученые представляли эти процессы в чисто теоретическом плане, и вскоре стало ясно, что нужен специалист в области теории и конструкций артиллерийских систем, причем это должен быть именно военный специалист.