През ноември 1942 г. Гроувс, Буш и Конант решиха незабавно да организират специална лаборатория, която да работи върху бомбата. Учените, участвали в летните конференции в Бъркли, се срещнаха отново в Чикаго и се съгласиха да заминат за Ню Мексико.
— Ще имаме нужда от много хора — отбеляза един от тях. — Вероятно петдесет физици и поне сто души технически персонал26.
Изоставяйки преподавателската си работа в Корнел и изследванията върху радара в Масачузетс, Ханс Бете пристигна в Лос Аламос в първите дни на април 1943 г. (там завари жена си, която беше привлечена от Опенхаймер да помага в жилищното настаняване). В тези дни Лос Аламос представляваше потискаща гледка, въпреки великолепните околности. Много прах или кал в зависимост от времето и никакви къщи — само току-що сглобени големи дървени бараки из пустата местност. Мнозина спяха под чардака на бившето мъжко училище, а други обитаваха ранчата край Санта Фе.
Къщите, които инженерните войски набързо издигнаха, бяха доста удобни въпреки неприветливия им външен вид. Единственият им недостатък беше отоплението. То се обслужваше от испано-американски прислужници. Учените се шегуваха, че когато те са трезви, хвърлят толкова много въглища, че температурата в стаите достига до 32°, а когато са пияни, не поглеждат пещите и тя спада до 10°. Тъй като по-често бяха трезви, проблемът беше в прекалената топлина. Другата неприятност бяха непредсказуемите печки с дърва в кухните. Физиците не можеха да намерят научно обяснение как тези печки успяваха да нагреят цялата кухня до над 40°, без въобще да стоплят храната.
През следващите месеци под ръководството на Ханс Бете се създаде изключителен теоретичен отдел. В него влизаха такива блестящи умове като Телър, Сербър, Доналд Фландърс и Файнман, но те мислеха прекалено абстрактно, за да намерят общ език с учените експериментатори. За щастие Бете беше довел и един свой стар австрийски приятел — Виктор Вайскопф, който много добре разбираше конкретните потребности на експериментаторите.
Вайскопф беше всепризнат авторитет в теорията на атомното ядро, но работеше главно с интуиция (някой шегобиец закачил на вратата му табелка „Лосаламоски оракул“). Учените от другите отдели идваха при него със съвсем конкретни въпроси, като например: „Какво е сечението на плутония при 2,5 милиона волта?“ Вайскопф поглеждаше тавана в транс и отговаряше: „Две цяло и две.“ В почти всички случаи отговорите му бяха съвсем точни.
Рудолф Пиърлс, друг европейски приятел на Бете, се присъедини към теоретиците по-късно, през 1944 г. Като германски емигрант в Англия той вече бе играл важна роля в проекта с теоретичните си предсказания за критичната маса и пионерните си разработки върху газовата дифузия. Твърдото му убеждение, че атомната бомба е възможна, беше повлияло много на американските учени. Бете изиска специално Пиърлс и му възложи да работи върху теорията на имплозията.
Чуждестранните учени играеха изключителна роля в Лос Аламос и участието им беше пропорционално по-голямо, отколкото в Оук Ридж или Ханфорд. Ферми, Телър, Бете, Джон фон Нойман, Вайскопф, Джордж Кистяковски бяха родени в Европа и дълго бяха живели там, но в зрялата си възраст по различни причини бяха станали американски граждани. Интелектуално, морално и политически те вече принадлежаха на Америка, а като учени и хора се бяха освободили от манталитета на бившите си родни страни. В мисленето и в действията си тези мъже, които все още говореха езика на новата си родина с подчертан акцент, за изключително късо време се бяха превърнали в американци.
Повечето от тях получиха постове като ръководители на отдели или секции. Енрико Ферми също беше станал постоянен жител на Лос Аламос, а през септември 1944 г. бе издигнат за заместник-директор на лабораторията. Преди това той постоянно се движеше между Чикаго и Ханфорд и се занимаваше с „водния бойлер“ — първия реактор с обогатен уран, който се използваше като много важен инструмент за определяне на критичната маса. Скъпоценният обогатен метал, поставен в разтвор, се поместваше в сферичен съд от неръждаема стомана с диаметър едва 30 см, защитен отвън с еднометров куб от берилиев окис. Макар водният бойлер да беше толкова малък, че седеше на една малка маса, около него бе построена защитна бетонна стена, дебела метър и половина.