В отличие от Советского Союза в Германии к созданию атомной бомбы проявили очень большой интерес. Уже в апреле 1939 года на секретном совещании ведущих физиков-атомщиков было создано "Урановое общество" при управлении армейских вооружений, которое возглавил профессор Э. Шуман. В это общество вошли почти все известные ученые, работавшие по атомной проблематике. Центром исследований стал Берлинский физический институт, ректором которого назначили профессора Вернера Гейзенберга. К научным разработками были подключены физико-химические институты Гамбургского, Лейпцигского, Грейфсвальдского, Гейдельбергского и Ростокского унивеситетов. Весной 1940 года в оккупированной Бельгии гитлеровцы захватили 1200 тонн уранового концентрата, доставленного в свое время из Бельгийского Конго. Это составляло половину всего мирового запаса урана. Другую половину в том же году тайно вывезли из Конго в США. В декабре 1940 года под руководством Гейзенберга была закончена постройка первого опытного реактора, а фирма "Ауэргезельшафт" освоила производство металлического урана. В том же году из Советского Союза был выслан в Германию известный немецкий ученый Ф. Хоутерманс, занимавшийся ядерной физикой в Харькове. На родине он сразу был арестован гестапо как сочувствующий коммунистам, но вскоре освобожден и включился в научную работу. Хоутерманс поручил своему доверенному лицу физику Ф. Райхе, вскоре бежавшему из Германии, проинформировать мировое сообщество о том, что в Германии разрабатывается атомное оружие. После этого сообщения Англия и США резко усилили свою деятельность в этом направлении.
Но секретное "чудо-оружие" гитлеровцам создать не удалось. Еще на начальном этапе исследований германские физики пришли к ошибочному мнению, что графит не годится в качестве замедлителя нейтронов в атомном реакторе. Они сделали ставку на использование тяжелой воды, которая в самой Германии не производилась. Но французы успели вывезти свои запасы из Парижа в Лондон, а единственное в мире норвежское предприятие по производству тяжелой воды взорвали британские диверсанты. Свою роль сыграла и ненормальная конкуренция между разными группами физиков. Имеющегося в Германии урана вполне хватало для запуска реактора, но оказалось невозможно собрать его в одной лаборатории. По этой причине получить цепную реакцию немцам не удалось. Кроме того, некомпетентное руководство Германии не поняло перспектив атомной энергетики. А главное, Германия не могла в разгар войны направить значительную часть ресурсов на исследования и создание атомной промышленности. Финансировались только те разработки вооружений, которые могли дать результат в течение нескольких недель. Разведка союзников была поражена, когда выяснилось, что в течение войны немецкие физики в практическом плане почти не продвинулись вперед.
В марте 1942 года, Берия направил Сталину всю информацию на атомную тему, поступившую из США, Англии, Скандинавии и оккупированного Харькова, где вновь заработал украинский физический институт, одним из руководителей которого оказался... Ф. Хоутерманс. Берия предложил возобновить исследования в области ядерной энергии. Сталин с решением не торопился и пожелал, чтобы несколько авторитетных ученых независимо друг от друга дали заключение по этому вопросу.
В мае 1942 года до Сталина дошло письмо молодого ученого, будущего академика Флёрова, в котором тот сообщал об отсутствии в зарубежной научной прессе с 1940 года материалов по урановым проблемам. По его мнению, это свидетельствовало о начале работ по созданию атомного оружия в Германии, США и других странах. Он предупреждал, что немцы могут первыми создать атомную бомбу.
В октябре того же года приглашенные на Кунцевскую дачу Вернадский и Иоффе объяснили вождю, что такое атомная бомба. Сталин так был заворожен её мощным разрушительным потенциалом, что присвоил плану контрнаступления под Сталинградом кодовое название - операция "Уран". Но только в феврале 1943 года, когда ему сообщили, что британские спецслужбы тайно от союзников совершили диверсию на заводе тяжелой воды в Веморке (Норвегия), он поверил что в других странах атомным оружием занимаются вполне серьезно. До этого Сталин сомневался в реальности его создания.
В конце января 1943 года советской разведкой была получена агентурная информация, что в Чикаго Энрико Ферми осуществил первую цепную ядерную реакцию. В это же время по линии внешней разведки из Англии поступили закрытые научные труды западных ученых по атомной энергии за 1940-42 годы. Они подтвердили, что в создании атомной бомбы достигнут большой прогресс. Имелись даже протоколы заседаний английского военного кабинета, на которых обсуждались перспективы использования атомной энергии для создания сверхмощного оружия.