当科学家和技术专家们与阻碍生产裂变物质的各种难题做斗争时，格罗夫斯将军和他的副官们开始寻找土地，为建造大型工厂作准备。他们专门寻找荒凉偏僻的地方作为厂址，原因有二：一是躲避那些窥探的眼睛，防止泄露消息；二是防止这些天生危险的金属万一发生爆炸会造成大规模的人员伤亡。
1942年9月，也就是格罗夫斯上任后不久，他为“曼哈顿工程”购得了第一块土地，他们购买了田纳西州54000英亩起伏不平的农田。该地始于诺克斯维尔，夹在重烟区和坎伯兰山区之间，总长18英里。最终在橡树岭建成的克林顿工厂区包罗万象：这里有放置巨型磁铁的巨大厂房，有进行电磁分离的真空房间，有小型的热气扩散工厂和小型的钚制造厂，还有一个在世界上排前几位的发电厂，并且堆满了各种管道和气态扩散工厂的压力泵和电子管。
购买和建造橡树岭厂区仅仅是格罗夫斯着手处理的四项复杂地产买卖中的第一项。接下来，他的第二步购买计划是芝加哥以西20英里处的依利诺森林。1942年秋天，康普顿和费尔米正打算在芝加哥大学建造世界上第一个原子反应堆。因为没有人能够确定链式反应是否是可控的，所以他们在做实验时必须谨慎小心，他们必须远远离开校园，因为校园位于人员密集的城市南部。
然而，11月初，工会反对在森林附近建造核反应堆，所以董事会不得不谨慎行事。因为费尔米宣称实验是绝对安全的，康普顿对此深信不疑，所以他据理力争，建议将反应堆实验室建造在大学的一个阴凉、通风的地下室里，它位于废弃的斯塔格足球场西侧。格罗夫斯虽然很不情愿，但迫于形势紧急，他最终同意了这个建议。
建造芝加哥反应堆是“曼哈顿工程”中最脏最累的工作。1942年11月7日，费尔米亲自埋下了实验室基石，他捡起一块尺寸为4×4×16的提纯石墨扔在斯塔格足球场地下室的角落里。当他返回去拿第二块石墨时，他的手全变黑了。
费尔米扔下的石墨块仅仅是40000块石墨中的一块，这些石墨将被排列堆放在一个直径为24英尺的圆形场地内。这些堆成阶梯状的石墨砖块都被钻了8英寸的圆孔，这些孔是用来放置铀或铀氧化物的。这些从炭化物协会运来的石墨棒又长又粗糙，它们必须经过切割、打磨、钻孔等工序才能使用。最后的收尾工作产生了大量的石墨粉尘，这些附着在器具表面的粉尘看上去像从阴间渗出的软泥，灰暗阴森，地板很快就变得很光滑，像滑冰场一样。
技术员和技师们分成两组，每天24小时轮流摆放这些石墨砖块。大学生们和急躁的科学家们偶然过来帮一下忙。一位科学家在轮班结束后，用力擦拭着粉尘大声说道：“如果人们知道我们花费了纳税人150万美元在干这种体力活，他们一定认为我们疯了。”事实上，擦洗干净粉尘并不容易，当“搬运工”们洗完澡半个小时后，他们的毛孔里又会渗出可恶的石墨粉尘。
当费尔米每天拿着他那6英寸长的计算尺围着反应堆测算时，这个黑色的反应堆正在一天天地长高。12月1日，反应堆超过40层，它开始显示出自身的活动迹象。在靠近反应堆的平台上安装着一块仪器设备嵌板，此时，装在嵌板上面的中子计算器开始滴答作响，当反应堆每加高一层，这滴答声就越来越快。
费尔米命令助手插入镀镉的控制杆，这根控制杆能够捕获中子，使反应减慢。整个过程总共需要三根控制杆，一根由专门的控制小组进行机械操纵，另一根听从费尔米的指令，手动插入或拔出，第三根是名为“拉链”的紧急制动装置，一旦链式反应失控，就立即从上面插入这根控制杆。
下午4点，反应堆已经堆至48层。费尔米巡视了最后一圈后，收好计算尺，命令工作组长再加高三层。然后，他沉着自若地离开了，临走时还不忘叮嘱助手一定要锁好控制杆。
第二天早晨，费尔米在康普顿和其他同事的陪同下耐心等待着反应堆的活动。上午9：45，他下令移开机械操纵杆。随即，他们把紧急拉链从反应堆中拖出来，因为这个装置是用绳子和滑轮组装起来用来平衡重量的，所以它被拖出来后一直在晃动。与此同时，一名工作人员手持斧头站在一旁，一旦实验出现偏差，他就会砍断绳子让紧急拉链落回反应堆。为了进一步保证安全，一个三人组成的“自杀班”拎着几桶能够吸收中子的液态镉站在反应堆上方，一旦控制不了实验，他们就会迅速把液态镉倒入反应堆。
另一名助手紧握着手动控制杆站在反应堆旁边，他们认为这根控制杆是阻止链式反应的最后关卡。上午10：37，费尔米下令，“将它拉到13英尺高。”他们移出控制杆时，中子计算器开始发出震颤声，记录笔绘制出一条向上移动的线条。虽然费尔米还没有启动独立的链式反应，但是反应堆的确在活动了。
费尔米看着他的计算尺，平静地说：“这条轨迹应该到这点后趋于稳定。”房间里没有人能像他这么镇定，大家也许在想，如果反应失控该怎么办？这里的人都能幸存下来吗？
但是轨迹笔正如费尔米预测的那样在那个点开始变平，计算器也平静下来。于是，费尔米下令再拔出一点点控制杆，正如他们所预测的那样——反应继续加速直到它再次平息下来。
中午，费尔米突然高声喊道：“我饿了，我们吃午饭去吧！”然后，他带领大家去了自助餐厅。
那天下午，费尔米手拿计算尺返回反应堆旁，他指挥助手把控制杆又拔出了一点儿。计算器的敲击逐渐变强并发出持续的嘎嘎声，轨迹笔不再保持先前的平稳状态而是开始向上移动，并一直保持着向上移动的趋势。费尔米微笑着转向康普顿说：“反应在自我调控。”那一刻，时钟停留在1942年12月2日下午3：25。
链式反应持续了28分钟，然后，春风得意的费尔米下令：“插入拉链”，随即世界上第一个原子反应堆顺从地回到了休眠状态。
康普顿急忙返回办公室给哈佛大学的詹姆斯·B.科南特打电话。为了间接地对费尔米这位来自意大利的流亡者表示敬意，康普顿说：“吉姆，你一定有兴趣知道意大利航海者已经在新世界登陆了。”
“当地人友善吗？”科南特问道，他已明白实验成功了。虽然费尔米设计的原子反应堆还没有完全证明这种装置可以用来制造大量的可分裂的钚元素，但是现在芝加哥的科学家们对此已是胸有成竹。
虽然还没有人知道制造一颗原子弹需要多少钚或铀235，需要1个反应堆抑或是1000个反应堆,但是在费尔米实验的提示下，科学家们预测大概需要六个核反应堆才能生产出足够的钚元素。每一个反应堆都将比那个藏在芝加哥大学足球场看台下500吨重的小家伙大上若干倍。
把巨型的制钚反应堆安置在何处？这个问题又赫然出现在格罗夫斯的问题单上。早些时候，有人建议将反应堆安置在橡树岭，但这个提议遭到了否决。因为原子反应堆具有潜在的危险性，它们需要足够自由安全的空间。橡树岭作为生产铀235的基地，已经没有足够安全的空间安置巨型反应堆了。
1942年平安夜，一队由水利工程师富兰克林·马赛厄斯带领的地质勘测队回到华盛顿向格罗夫斯复命。他们在华盛顿州的汉福德的零星村庄附近，发现了一块面积为50万英亩的土地，认为那里可以作为理想的厂址。这个地方紧邻哥伦比亚河，这能为冷却反应堆提供足够的用水，并能从新建成的大峡谷和邦纳维尔水坝获得充足的能源动力。而且，这个地方干燥、偏僻、杂草丛生，住在这儿的零星人口也主要是一些樱桃园和杏树园的果农，这些条件都符合试验场地的要求。1月16日，格罗夫斯视察了这个地方，同意以此为厂址，中途他还在汉福德的小杂货店吃了点薄脆饼干。土地征用行动开始于2月8日。
汉福德并不是格罗夫斯在那个冬天为“曼哈顿工程”获得的惟一一块土地。1942年12月7日，他签署了一份征用文件，他们将要征用一所男子寄宿学校及其邻近土地。该校位于新墨西哥沙漠里偏远的山地高原上，这个地方名为洛斯阿拉莫斯。“曼哈顿工程”将在洛斯阿拉莫斯进行组装整合，生产出最后的成品。1943年春天，一位年仅39岁，精明强干的物理学家J.罗伯特·奥本海默带领着一队人马进驻洛斯阿拉莫斯，他们将在这里进行一项由美国政府担保的最神秘、最危险的工程项目研究——设计和制造原子弹。因为缺乏制造原子弹的核心材料——可分裂物质，所以一开始这项工程进度并不快，现在他们正在加紧生产钚元素和铀235。
截止到1943年中期，一共有超过30家的美国公司为“曼哈顿工程”工作，这些公司在化学、建筑、工程、金属加工和电子安装等领域都各有所长。起初，这些公司即使都知道自己的工作将对战争产生巨大的影响，但是他们也不乐意签署这份合同，因为大部分公司已经为了应付各种战争合同而疲于奔命了，更何况“曼哈顿工程”的大部分工作都是无范例可循的。很多时候，他们在开工之前就得制作新工具和发明新方法。与此同时，从其他重要的工程项目转过来很多工人，高峰时期，“曼哈顿工程”雇用了60万美国人。
公司拒绝加入该项目的另一个原因是，格罗夫斯将军把一切有关工程的秘密都捂得严之又严。格罗夫斯在保密监管方面近乎于一个宗教狂热者。他会尽他所能让所有人员（除了极其少数的关键人物）无法知晓其职权范围以外的任何一点小事。比如说，一些女雇员在为气态扩散所需的滤镜加工原材料时，从来都不知道为什么每次月经时都会被转到其他工作组，后来才知道，原来是女雇员们的手在经期排汗比平时多，即使她们都戴着白手套，但也会让这些灵敏异常的金属材料有可能沾染有机物，从而影响其性能。
格罗夫斯对自己的保密措施做得也很到位。为了尽量不引人注意，他经常穿着平民衣服工作。当他带着文件乘坐公共汽车时，他通常会坐在文件上，他还在腰间别了一把0.32英寸口径的手枪，用以保护藏在他公文包和脑袋里的巨大秘密。
格罗夫斯与那些孤僻、独立、敏感的平民科学家们发生过多次冲突，他过于严格的安全保密措施，仅仅是原因之一，另一个原因是军事管制。从一开始，这些物理学家们就厌恶军事管制。他们不喜欢格罗夫斯制定的工作进度计划，而且，无论如何，他们认为自己要比那些军官和企业工程师更有资格制造炸弹。
在洛斯阿拉莫斯，冲突一触即发。一直以来，洛斯阿拉莫斯都是一幅人烟稀少、荒凉偏僻的景象，但是，在奥本海默领导下的科学家们和军械组看来，格罗夫斯使这一切变得更糟。