1943年末，被称为“原子弹之父”的罗伯特·奥本海默邀请冯·诺依曼参加曼哈顿计划，和其他很多对这一工作持怀疑态度的科学家不同，冯·诺依曼十分爽快的答应了奥本海默的邀请。
实际上，冯·诺依曼早在二战一开始，就已经预测出胜负了，可别忘了，他是一个数学家，他通过一个数学模型推断出盟军会最终会因为工业上的优势而取得胜利。作为曼哈顿计划的核心问题的原子弹，也在几年前被冯·诺依曼预测会在他的有生之年成为现实。
冯·诺依曼对整个计划而言十分重要。许多为原子弹工作的科学家必须住在洛斯阿拉莫斯，而冯·诺依曼是几个少数例外的科学家之一。
当各具有临界质量一半的铀的两个半球被拼接在一起的时候，临界质量就被建立起来了，在临界质量下，连锁反应可以在极短的时间内释放出巨大的能量，然而确立临界质量被认为是十分困难的，多亏了冯·诺依曼，为原子弹的爆聚完成了相关的核心计算工作，即关于铀和钚的临界质量的计算。
由于蓓蕾反应会使两个接近的铀半球迅速被冲开，所以必须让它们快速地拼接在一起才行。投放在广岛的“小男孩”原子弹用的是“枪式”触发装置，这颗原子弹的主要部分是一支枪，这支枪通过把一片子弹形的铀快速射入另一片球形的中间有洞的铀中，从而达到临界质量，让原子弹发挥威力，相对于另一颗“胖子”而言，这种触发效率很低，投放在长崎的原子弹是一颗内爆弹，这种方法是将炸药包裹在一个中空的钚球外面，炸药造成钚的体积被压缩，从而达到临界质量。这个方法比枪式触发困难得多，然而这并没有难倒天才冯·诺依曼，他在内爆法的成功实施中做出了十分重要的贡献。
冯·诺依曼一生最伟大的发明博弈论在原子弹的投放上也大放异彩，二战是博弈论首次投入在策略应用的战争，曾经是冯·诺依曼学生的梅里尔·佛勒德着手研究选择轰炸日本的地点问题，这同样是一个二难推论：如果轰炸机选择最重要的目标去轰炸，那么同样日本也会作出相应的预测并且保卫即将被轰炸的目标。利用冯·诺依曼的博弈论，佛勒德制定了一种轰炸策略，使轰炸机被击落的可能性最小化，虽然当时佛勒德并不确定，因为委派他的塔凯由于保密并不能透漏给他任何研究的目的，但显然这是为了曼哈顿计划。
可以说，没有冯·诺依曼，原子弹的研制就不能及时完成以影响整个二战的进程，也许会有别人来代替冯·诺依曼完成相同的工作，但很可能不会这么快。同时，关于轰炸地点的选择博弈论功不可没，没有冯·诺依曼可能战争的历史将被改写。冯·诺依曼和原子弹，也许真的是“冯源”了。
参考书目：《囚徒的困境》威廉·庞德斯通著
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