爱因斯坦答应了他们的请求，但那时精力充沛又有点心高气傲的希拉德突然有了一个更好的主意。他因为没能引起政府的兴趣充满了受挫感，他认为只有找著名人物游说政府，才能取得成效。如果科学界能有什么人引人注意的话，他认为，那一定是爱因斯坦。结果促成了一封寄给美国总统罗斯福的信件，该信落款为“忠诚于你的朋友，阿尔伯特.爱因斯坦”。
这封信在邮寄过程中被延误了。1939年9月1日，希特勒的大军攻占了波兰，两天后法国和英国宣战。在随之而来的危机中，罗斯福仍然没有收到这封信。直到10月11日，一位纽约银行家，亚历山大·萨克斯亲手将信件交给了罗斯福总统。这位银行家既是罗斯福的私人朋友，也是爱因斯坦的亲密知己。总统仔细阅读了这封信。
信中描述了核链式反应的发展以及它可能产生的巨大能量和严重后果：这种新的物理现象的发现也能被用于炸弹的制造。纵然没有十足把握，但可以想像，一种新的极有威力的炸弹是可以这样制造出来的。这种炸弹仅需一枚，用船运载到港口爆炸，就可以完全摧毁整个港口连同它周围的部分地区。但这类炸弹也许过于笨重，不便于空运……
罗斯福读完信后转头询问萨克斯：“亚历山大，你正在寻求的是希望纳粹不会轰炸我们吗？”总统把信递给他的军事秘书埃德温·沃特森准将，并且说：“需要行动了。”最终，这个行动使善良的爱因斯坦追悔莫及。多年后，他回忆道：“写信给罗斯福总统是我一生当中犯下的最严重的错误。”
但是，美国的官员们似乎无视总统的命令，原子弹的研发工作进展缓慢。虽然罗斯福总统授权迅速组建了铀委员会，但委员会成员们除了认为制造原子弹仅仅是一种可能---一个不可企及的可能外，没有达成任何共识。随后这项计划被官僚主义所特有的优柔寡断、推诿扯皮的作风所淹没，并就此拖了一年多。
委员会成员并不知道这群流亡科学家是如此忧心如焚，他们非常担心纳粹已经控制了在核实验室发生的一切。毕竟，美国仍是一派和平景象，美国国会不愿意将钱花在一种未知的武器上，而且制造原子弹绝对是一次花费昂贵的未知冒险。
铀委员会第一笔公开花费是拨给哥伦比亚大学的6000美元补助金，资助费尔米用于石墨和铀氧化物的实验。1940年夏天，这项计划开始有了起色。罗斯福总统授权组建了国防研究委员会，该委员会聚集了全美科学界的奇才和精英。委员会主席万尼瓦尔·布什是卡耐基研究院的校长，同时也是个杰出的科学管理者。
9月，委员会在布什的带领下筹集到40万美元经费。直到1941年初夏，研究工作没有取得任何实质性的进展。但是，在悄无声息中，研发工作有了转机。
逃亡的物理学家们在英国和美国都找到了避难所。因为感受到战争形势十分危急，同时对德国人怀有共同的恐惧，这些科学家们开始紧密团结在一起，全心投入原子弹的研究制造。1941年6月，英国政府送给布什一份标有“用于制造炸弹的铀的用途”的绝密报告。这份报告由代号为“莫德”的委员会起草，是在英国科学家奥托·弗里舍的实验工作基础上完成的（之前，他一直在丹麦）。他首先证实了德国人的实验，并把这个秘密透露给尼尔斯·波尔。这份报告预计炸弹能在两年之内完成，并且宣称炸弹带来的影响将是毁灭性的。报告详细地描述了从铀238中分裂铀235的方法，讨论了钚作为爆炸物的可能性，提出了使这种武器爆炸的各种方法，并且通过计算得出，炸弹只要制造得足够紧密结实就能空运。
布什将这份报告呈交给罗斯福总统，他沉郁地告诫总统有一件事是肯定的：“一旦这种炸弹制造成功，它的威力将是现有炸弹的几千倍，那么它的运用可能会产生举足轻重的作用。”实际上，布什就是在断言一旦炸弹制造成功，它将决定战争的结果。
罗斯福忧心忡忡，他想，科学家们在遭受战火蹂躏的英国尚能取得如此非凡的成就，那么，在希特勒全力支持下的德国科学家在同一时间可能要走得更远！从此，美国的核项目计划经历了一年半的休眠状态后终于一跃成为美国要务中的头等大事。
1941年10月，这项工程又组建了一个专门部门——科学研究与发展委员会（OSRD），代号S-1。布什将国防委员会交接给哈佛大学的詹姆斯·B.科南特后，接管了这个新部门。因为这个项目，布什获得了颇具权威的政策委员会的支持，该委员会成员有科南特、陆军部长史汀生、陆军参谋长马歇尔和副总统亨利·华莱士。到11月，他们已经签署了30万美元的合同用于大学和军工研究。几个星期后，美国参战，项目组感受到了前所未有的紧迫感。
在接下来的六个月内，研发工作开始初见成效。1942年5月，物理学家们向布什提供了五种方法用于分裂原材料，最后选定了其中的三种，前两种都是从铀238中分离出铀235，第三种是制造钚元素。第一种方法名为气态扩散，分配给了哈罗德·尤里领导下的哥伦比亚研究所；第二种电磁分离法交由欧内斯特·劳伦斯带领的加州大学研究组负责，他们试图通过电磁分离分解铀235；在芝加哥大学，阿瑟·霍利·康普顿和费尔米共同研究，他们试着用钚元素作为在铀反应堆中进行人工控制的链式反应的辅助品。
没有人能够确定这三种方法中的哪一种能够生效。为了寻找和大批量制造可分裂物质，这些炸弹制造者们开始尝试一项史无前例的工程建造项目——事实上，正如波尔警告的那样，他们不得不将“整个美国”变成一个核工厂。为了如期完成这项具有里程碑意义的伟大工程，他们求助于美国最大的建造者——美国工程机械师部队。9月，他们从最优秀的指挥官中挑选出佼佼者负责工程监督。
莱斯里·R.格罗夫斯根本不想接受这份工作。在他24年的部队建筑生涯中，他参与建造过五角大楼，现在他终于有机会实现他毕生的梦想——参加战斗，作一名真正的军人了。可是他的上司萨默维尔少将拒绝了他的请求，“好好完成这项任务，你的工作能保证赢得这场战争。”作为补偿，格罗夫斯获得了准将军衔。
格罗夫斯曾是1918年西点军校的第四批学员，作为一名职业军人，他知道他应该服从命令。大家一致认为，他是目前这项几乎不可能完成的任务的理想人选。作为随军牧师的儿子，格罗夫斯具有强烈的责任感。他身体强壮、性情直率、做事风格强硬、从不轻言让步，一直以来他奉行的生存原则就是：“行动，并做到最好”。
格罗夫斯接到任命时，他每月的收入包括准将工资和津贴一共663.40美元。不久以后，他每天都要花上百万美元。一次，在他名下的帐户内就存有一笔近乎天文数字的存款，375万美元。这笔钱是用来购买铀元素的。这种有意不合常规的财务手续是为了避免其他人（包括国会议员）对这项绝密计划知道得太多。
随着新领导的上任，这项工程又获得一个新名称“曼哈顿工程管理区”，称呼如此含糊是为了掩护它的真正意图。在格罗夫斯的带领下，“曼哈顿工程”立刻突飞猛进。在任命的当天，他会见了他的助手陆军中校肯尼思·尼科尔斯，他们讨论了当下的诸多要务，一致认为当务之急是找到足够的铀元素。