В мае 1942 г. Флеров написал письмо в Государственный Комитет Обороны, указывая на необходимость срочно «делать урановую бомбу». В правительстве уже имелась информация о том, что как в США, так и в Германии в условиях сверхсекретности ведутся работы во созданию сверхмощного оружия. А.Ф.Иоффе, В.И.Вернадский, В.Г.Хлопин и П.Л.Капица были вызваны в Москву для обсуждения полученной информации и определения возможности проведения работ по созданию атомной бомбы в СССР. Затем по совету Иоффе в Москву вызвали Курчатова и предложили ему возглавить такие работы. Он приступил к порученному делу с исключительной энергией. Летом того же года в Казани Флеров продолжил прерванные ранее эксперименты по исследованию размножения нейтронов. Никто не знал тогда, что в Этнографическом музее под чучелами производится сборка сложнейшей физической аппаратуры.

В феврале 1943 г. Курчатов и его соратники по урановой проблеме прочно обосновались в Москве и развернули широкомасштабные эксперименты. Одна за другой следовали победы на фронте, и параллельно этому ускоренными темпами продвигались к решению поставленной задачи советские учёные. Им было несравненно труднее, чем американским физикам: на территории США не было военных действий, не было разрушений, они располагали мощнейшей промышленностью и опирались на добровольные услуги ведущих теоретиков мира, эмигрировавших из Европы.

Когда Трумэн сделал на Потсдамской конференции намёк на имеющееся в его распоряжении сверхмощное оружие, в Советском Союзе были уже на подступах к овладению им. Не всё, конечно, шло гладко, было много затруднений, но они с успехом преодолевались. В урановом реакторе, или «котле», как его тогда называли, предполагалось использовать графит для замедления нейтронов. Лаборатория Курчатова предъявила такие технические требования на чистоту графита, что исполнители только руками развели. Но иначе было нельзя: малейшая примесь остановила бы цепную реакцию. И объяснить, зачем им нужен графит такой чистоты, также было нельзя. Однажды к работнику лаборатории Н.Ф.Правдюку подошёл представитель организации, исполнявшей заказ, и спросил: «Я понимаю важность жёстких требований. Но скажите, каким методом вы делаете алмазы? Я всю литературу перечитал. Как вы создаёте давление и каков выход продукции?» Узнав об этом, Курчатов рассмеялся и сказал: «В колокола звонить мы не можем».

В сентябре 1949 г. самолёты военно-воздушных сил США доставили пробы воздуха, взятого на большой высоте. Предварительный их анализ показал сильно повышенный уровень радиации, а радиохимическая лаборатория подтвердила наличие в них осколков плутония.

Через два дня после испытания советской атомной бомбы, 25 сентября 1949 г., ТАСС выступил по этому поводу с заявлением, в котором, между прочим, обращалось внимание на прежнее сообщение 1947 г. о том, что секрета атомной бомбы уже не существует.

Факт наличия у Советского Союза атомной бомбы в американских военно-политических кругах вызвал шок и растерянность. Однако вместо поисков путей мирного сосуществования и отказа от оружия массового уничтожения агрессивные круги США стали думать о том, как восстановить свой престиж. И среди учёных нашлись сторонники «жёсткого курса», «атомной дипломатии». В частности, ярым пропагандистом ещё более мощной бомбы, супербомбы, стал Эдвард Теллер, с 1942 г. занимавшийся изучением термоядерной реакции, т. е. реакции синтеза, слияния двух ядер.