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1941年10月9日，美國參與二戰不久，美國總統[[富蘭克林·德拉諾·羅斯福]]批准研發[[原子彈]]的應急計劃。<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=44–49}}</ref>1942年5月，歐本海默的一位教授，[[美國國防部科研委員會]]主席[[詹姆斯·布萊恩特·科南特]]，邀請他接管快中子計算工作。他的崗位稱謂是「迅速破裂協調員」（Coordinator of Rapid Rupture），指的是原子彈爆發時的快中子連串反應。他一開始就在柏克萊組織了一場炸彈理論暑期班，齊心-{合}-力地計算出製造炸彈的先後步驟，參與的有來自歐洲的物理學家和他自己的學生，其中包括羅伯特·瑟伯爾、[[埃米爾·科諾平斯基]]、[[費利克斯·布洛赫]]、[[漢斯·貝特]]和[[愛德華·泰勒]]等。<ref>{{harvnb|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|pp=42–44}}</ref>

1942年6月，[[美國陸軍]]為研發原子彈設立[[曼哈顿计划#曼哈顿工程特区|曼哈頓工程特區]]，並開始把工作責任從[[美國科學研究與開發辦公室]]轉移至軍方。<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=72–74}}</ref>9月，[[萊斯利·理查德·格羅夫斯]]受委任成為計劃主任，此項計劃就是之後的[[曼哈頓計劃]]。<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=81–82}}</ref>格羅夫斯選了歐本海默作為該計劃的秘密武器實驗室主任。這項決定讓不少人十分驚訝，因為歐本海默不但沒有領導過大型項目，而且還有左翼政治觀點。格羅夫斯更擔心的，反而是歐本海默沒有得過諾貝爾獎，所以不一定有足夠威望去領導一眾科學家。<ref>{{harvnb|Groves|1962|pp=61–63}}</ref>不過，歐本海默學識淵博，又對設計和建造原子彈的實踐上的知識了如指掌，這讓格羅夫斯印象深刻。作為一名[[軍事工程|軍事工程師]]，格羅夫斯認識到，在一項牽涉到物理、化學、[[冶金學]]、軍械和[[工程學]]的大型跨學科計劃中，歐本海默這樣的才智是極其重要的。格羅夫斯還看中了歐本海默高昂的志氣，他相信能使計劃善始善終。[[伊西多·拉比]]覺得，從任用歐本海默的決定可見「格羅夫斯中將別具慧眼，而格羅夫斯一般並不被看作是一個特別聰明的人。」<ref>{{harvnb|Bird|Sherwin|2005|pp=185–187}}</ref>