По возвращении на родину в 1928 году возобновил работу в Физико-техническом институте, занявшись систематической работой над вопросами теории взрывчатых веществ: кинетики и детонации. В 1931 году возглавил лабораторию взрыва в отделившемся от ФТИ Институте химической физики, ставшем всемирно известной школой физики взрыва. В 1935 году по совокупности заслуг ему была присуждена ученая степень доктора физико-математических наук. В 1939–1941 годах Харитон занимался исследованием цепного деления урана и совместно с Я. Б. Зельдовичем выполнил один из первых расчетов цепной ядерной реакции, ставшей фундаментом современной физики реакторов и ядерной энергетики.
Во время Великой Отечественной войны ученый был прикомандирован к НИИ-6 Народного комиссариата боеприпасов СССР (1942–1944), где провел серию работ по повышению эффективности различных боеприпасов, принял участие в создании кумулятивных гранат и снарядов, применявшихся на фронтах. С 1944 года — консультант, с 1945 года — штатный сотрудник Лаборатории № 2 АН СССР, руководимой И. В. Курчатовым.
В 1946 году в Горьковской области был основан центр по созданию ядерных зарядов — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики (ВНИИЭФ) в городе Арзамас-16 (в 1991–1995 годах — Кремлев, с 1995 года — город Саров). Ю. Б. Харитон с 1946 по 1992 год являлся главным конструктором института, а затем и его научным руководителем. 4 декабря 1946 года избран членом-корреспондентом АН СССР, а 23 октября 1953 года — академиком АН СССР.
Член КПСС с 1956 года. Депутат Верховного Совета СССР нескольких созывов.
Лауреат трех Сталинских I степени и Ленинской премий. Награжден Большой золотой медалью имени М. В. Ломоносова АН СССР и золотой медалью И. В. Курчатова.
Трижды Герой Социалистического Труда (1949, 1951, 1954). Награжден пятью орденами Ленина, орденами Октябрьской Революции, Красной Звезды, Трудового Красного Знамени, медалями.
Умер 18 декабря 1996 года в городе Саров Нижегородской области. Похоронен на Новодевичьем кладбище в Москве.
ЧЕЛОМЕЙ Владимир Николаевич — генеральный конструктор ракетно-космической техники, академик АН СССР.
Родился 30 июня 1914 года в городке Седлец Привисленского края (ныне территория Польши) в семье учителей. В 1932 году, закончив Киевский автомобильный техникум, поступил в Киевский политехнический институт. В 1933 году на базе этого института был создан Киевский авиационный институт, где Челомей продолжил обучение. В 1937 году, на год раньше, с отличием окончил Киевский авиационный институт.
В 1939 году защитил кандидатскую диссертацию. Летом 1941 года Челомей был назначен начальником группы реактивных двигателей Центрального института авиационного моторостроения (ЦИАМ) имени Баранова. 19 сентября 1944 года назначен главным конструктором и директором опытного авиационного завода № 51. К началу 1945 года под его руководством был создан самолет-снаряд 10Х, который можно назвать первой оригинальной крылатой ракетой, созданной в СССР. В 1955 году ему был передан механический завод в городе Реутове под Москвой, где было создано ОКБ-52 МАП. Уже 12 марта 1957 года состоялся первый пуск крылатой ракеты П-5, а 19 июня 1959 года она была принята на вооружение. На базе П-5 в течение 1958–1959 годов было создано более десяти модификаций, из которых наибольшее применение получил комплекс П-5Д, с радионавигационной станцией более высокой точности.
Постановлением правительства в 1956 году ОКБ-52 для ВМФ была поручена разработка двух первых ракетных комплексов загоризонтного поражения целей П-6 и П-35. За последующие годы коллектив ОКБ-52 создал несколько типов крылатых ракет морского и сухопутного базирования, в число которых входят первая в мире противокорабельная крылатая ракета с подводным стартом (принята на вооружение в 1968 году), унифицированный противокорабельный комплекс П-120 «Малахит», ракеты которого способны запускаться как с подводных лодок, находящихся в подводном положении, так и с надводных кораблей (1972), первая крылатая ракета морского базирования с высокой сверхзвуковой (до 2 М) скоростью полета П-500 «Базальт» (1977). В 1983 году принимается на вооружение противокорабельная сверхзвуковая крылатая ракета П-700 «Гранит».