Uno dei più brillanti scienziati italiani nel mondo nonché premio Nobel per la fisica all'età di 37 anni, Enrico Fermi contribuì, con i suoi studi teorici e sperimentali, alla costruzione del primo reattore nucleare a fissione: una guida per la realizzazione della bomba atomica. Tante furono le sue ricerche e scoperte: dalla nota equazione della statistica "Fermi-Dirac", grazie al quale ottenne una notevole fama internazionale, fino allo sviluppo della teoria della radioattività e la scoperta delle reazioni nucleari mediante neutroni lenti.

Una curiosa vicenda sulla figura del famoso fisico venne rivelata da un informatore del ministero dell'Interno: avvenne durante la cerimonia che la Magneti Marelli, società di cui Fermi era consulente scientifico, organizzò per festeggiare il neo premio Nobel e al quale vennero invitate tutte le maggiori autorità cittadine. Si narra che, all'ultimo minuto, nessuna delle citate autorità politiche, tranne il duca di Bergamo, intervenne alla cerimonia. La causa sarebbe dovuta alla continua disapprovazione di Fermi verso la campagna anti ebraica che si stava svolgendo in quel periodo. Inoltre, il comportamento dello scienziato alla consegna del premio Nobel fece scalpore all'interno dell'informazione del regime fascista. Come ricorda il fisico Amaldi: "Il fatto che Fermi invece di indossare l'uniforme fascista o quella dell'accademico d'Italia portasse il frac e che invece di fare il saluto fascista stringesse la mano al sovrano svedese determinarono una vera ondata di indignazione".

L'illustre scienziato italiano decise quindi, poco dopo la promulgazione delle leggi razziali, di volare con la sua famiglia oltreoceano. La decisione di emigrare in America venne presa principalmente perché sua moglie, Laura Capon, era ebrea; ma il fatto che negli Stati Uniti avrebbe ottenuto i finanziamenti per la sua ricerca fu di certo la motivazione che rafforzò la scelta di partire. Come ricorda Segrè, fisico e allievo di Fermi: "Lo attiravano i laboratori attrezzati, gli abbondanti mezzi di ricerca, l'entusiasmo che sentiva nella nuova generazione di fisici, l'accoglienza cordiale degli americani. [...] Gli ideali americani, a differenza di quelli fascisti trovavano una profonda eco nell'animo di Fermi. Tutte le osservazioni e le considerazioni che ne seguivano lo preparavano spiritualmente ad emigrare, e quando alla fine si trasferì in America fu più l'esecuzione di un piano a lungo meditato che una decisione improvvisa determinata dalle circostanze". Era giunto negli Stati Uniti da qualche settimana, quando gli scienziati O. Hahn e F. Strassmann annunciarono la scoperta della fissione dell'uranio, o meglio rilevarono la presenza, in seguito al bombardamento dell'uranio con neutroni, di bario radioattivo. Immediatamente Fermi iniziò lo studio della fissione, in particolare dei neutroni emessi in questo processo e cominciò la costruzione della prima pila nucleare, chiamata Chicago Pile-1.

Nel 1939 gli scienziati Fermi e Szilard, in base ai loro studi teorici, persuasero Albert Einstein a scrivere una lettera al Presidente Roosevelt nella quale, di fronte alla minaccia del regime nazista, veniva sottolineata la possibilità di realizzare una bomba atomica utilizzando il principio della fissione. Così il governo statunitense cominciò a interessarsi alle ricerche e stabilì un fondo di 6.000 dollari per la Columbia University; fondo che fu incrementato per il Progetto Manhattan nei laboratori di Los Alamos e per il lavoro di Fermi. A Chicago, nei giorni successivi alla conclusione della guerra mondiale, Arthur Compton nominò un comitato per affrontare la questione dell'uso della bomba atomica dove, nell'ultimo rapporto, se ne sconsigliava vivamente l'utilizzo contro il Giappone e si suggeriva una dimostrazione incruenta della nuova arma. Il primo test nucleare, nome in codice "Trinity", si svolse il 16 luglio 1945 ad Alamogordo, nel Nuovo Messico. Una bomba di prova, denominata "The Gadget" fu fatta esplodere con successo.

I lanci su Hiroshima e Nagasaki furono la seconda e terza detonazione della storia delle armi nucleari. Per la gravità dei danni causati dagli ordigni, per le implicazioni etiche comportate dall'utilizzo di un'arma di distruzione di massa e per il fatto che si era trattato del primo e unico utilizzo in guerra di tali armi, i due attacchi atomici vennero considerati fra gli episodi bellici più gravi dell'intera storia dell'umanità.