他是美国犹太人物理学家，曼哈顿计划的主要领导者之一，被称为美国“原子弹之父”。奥本海默的研究范围很广，从天文、宇宙射线、原子核、量子电动力学到基本粒子。他有辩才，长于组织管理能力，精通八种语言，尤爱读梵文《薄伽梵歌》经典，为此自修梵文。派斯曾经说：“奥本海默是我们时代科学的伟大领袖，是本世纪最杰出的人物之一。”
早年的求学生涯
奥本海默于1904年4月22日出生在美国纽约。他的父母都是欧洲犹太人的后裔。他父亲朱利叶斯17岁由德国移民到美国，后来成为纺织界一位相当富裕的实业家；母亲爱拉·弗里德曼是一个颇有名望的画家，她鼓励奥本海默接触艺术和文学，但在奥本海默九岁时去世。正派的家庭的教育使奥本海默长成了一个“乖得令人害怕的小男孩。”
他在5岁时回德国故乡作了一次旅行。他的祖父送给他一批矿物标本，使得他对矿物学研究产生了浓厚的兴趣，他经常花费许多时间来整理他收藏的标本并进行分类与抛光，这样的研究持续了好几年。他在11岁时被选为纽约矿物学俱乐部的成员，并在一年之后发表了他的第一篇论文。
奥本海默很早就显示出过人的才智，他把课外时间都用在向希腊语教师学习荷马和柏拉图的原著。据说，当他11岁时，奥本海默就曾和他的一位堂兄打赌：“问我任何问题，我都可以用希腊语回答！”
奥本海默以10门课程全部“优秀”的成绩从中学毕业。1922年秋季，他进入哈佛大学学习，学的是化学专业，在大学期间他专心学习。据认识他的同学回忆，他在哈佛的3年中，从来没有陪一位姑娘出去玩过。因此，他只花了3年时间就以最优秀的成绩在化学系毕业。为此，父亲为他买了一艘28英尺长的单桅帆船作为奖励。奥本海默经常和他的小弟弟弗兰克乘这艘船在海上航行，锻炼成为一个很好的航海运动员。他爱好冒险，渴望以此来克眼自己内在的某些弱点。
在他即将结束大学课程时，他选修了著名实验物理学家珀西·希里奇曼讲授的一门高等热力学。他深深地被这位教授所打动，这也使他第一次对物理学发生兴趣。这门科学触动了他心灵深处的哲学家气质。他感到物理学不像化学那样过份偏重于实用，而是偏重于基本理论。他曾说过：“这是一门研究自然规律与秩序的学科，它探索物质和谐地存在与运动的根源。”因此，他决定申请到英国剑桥卡文迪许实验室继续从事物理学方面的研究生深造。
1925年夏天，21岁的奥本海默进入当时国际上最著名的物理研究中心之一——剑桥的卡文迪许实验室。由于他学的是化学专业，缺乏物理学与相应的数学基础，他加倍努力补习这些知识。紧张的学习和工作使他患了“早发性痴呆症”，不得不到科西嘉岛度假疗养。经过一年的休养之后，他决定到德国哥廷根大学从事理论物理工作。
当奥本海默还在剑桥时，他已经在量子力学方面做了一些工作。剑桥哲学学会的学报发表过他的两篇及量子力学若干方面问题的论文，这使得他的名声先于他本人到达了哥廷根。因此当他一到，就被当看是一位已有名望的学者，被邀请参加每周举行的师生研究讨论会。在哥廷根大学，他跟随玻恩研究，1927年以量子力学论文获德国哥廷根大学博士学位，据称论文发表当天，在座的评审教授竟无一人敢发言反驳。
1927年夏，奥本海默学成归国，先去哈佛大学，然后到伯克利加州大学和帕萨迪纳加州理工学院任教。其间1928-1929年他曾又赴欧洲，先后在莱顿大学和苏黎士大学与艾伦菲斯特和泡利一起切磋研究，其后的工作也深受泡利影响，始终瞩目于物理学发展的最前沿。奥本海默的研究范围很广，从天文、宇宙射线、原子核、量子电动力学到基本粒子。
年轻的激进派教授
1929年秋季，奥本海默到达西海岸的伯克利担任教授。不久，另一位杰出的物理学家欧内斯特·劳伦斯来到伯克利。劳伦斯是美国“回旋加速器”之父。作为理论物理学家的奥本海默与实验物理学家劳伦斯互相配合，取得了许多极其重要的科学成就。
与此同时，奥本海默也逐步展示出他作为一个优秀教师的潜能和素质。他的周围总是聚集着一群才华横溢、思想敏锐的优秀青年，伯克利逐步成为美国的理论物理中心，他培养出的年轻物理学家后来也大多成为物理学界的顶尖高手，并由此形成美国物理学界著名的理论物理学派。
与劳伦斯相比较，奥本海默更擅长评论别人的成果，而不是自己发表独创性的见解。他特别善于理解别人创造性思想的实质并加以发挥，所以他更愿意当一名教师，而不是研究工作者。尽管奥本海默本人也作出了一些优秀的研究成果，但他从未能进入争取诺贝尔奖金的最高水平科学家的行列。许多诺贝尔奖金获得者坦率地承认，奥本海默是当时最聪明的科学家之一，但他缺少某种必要的气质。“他博学多才，但不求甚解。他不愿意集中精力去钻研一个具体问题。他具有这样的才能，但却缺乏必要的耐心。”
这一性格对他涉足政治起到了一定的影响。30年代，他留居德国的亲属受到纳粹排犹太人的迫害；美国的经济大衰退对他的学生毕业后的就业产生了严重的影响，对此他深感愤慨和不安。他说：“通过这些事件，我开始懂得人们的生活是如何密切地受到政治与经济状况的影响。我开始感到有必要进一步参加社会活动。”然后，正如他自己所说，当时他还没有“任何政治信仰或政治经验足以引导自己从事这种活动。”他经人介绍参加了许多与共产党有联系的组织。他还通过共产党的渠道向西班牙内战时各种救济团捐款。
1936年，奥本海默追求过一位名叫珍·泰特洛克的研究神经病学的女学生，她是一个共产党员。1940年，他跟生物学家凯塞琳·哈利生结婚，凯塞琳是左翼份子。奥本海默的妻子、前女友、弟弟等人和共产党有深浅不一的关系。若干年后，因为这些关系，奥本海默被别人说成“一个相当顽固的共产党员”，向苏联递送情报，指控他犯了“叛国罪”，这是后话。
曼哈顿计划
1939年4月22日，法国科学家约里奥·居里在英国科学杂志《自然》上发表了一篇文章，证实核裂变过程中除了产生巨大能量外，同时每次裂变平均放出3～4个新的中子，这些中子内有一大部分可以使其余的原子核继续发生裂变，从而产生更多的能量与更多的中子，这样就导致一种“链式反应。”在比一秒钟短得多的瞬间，链式反应将产生极为巨大的能量，这就暗示了制造原子武器的可能性。
这篇文章引起了全世界所有物理中心的注意，也受到德国法西斯的重视。德国迅速召开了高级秘密会议，决定征用全部的当时铀库存，加紧研制原子武器。
这种情况引起一些富于远见的科学家的注意。匈牙利物理学家西拉德与美国银行家萨克斯共同起草了一封致美国总统罗斯福的信件，呼吁美国政府参加这场研制核武器的竞赛。他们还争取了爱因斯坦的签名加以支持。罗斯福立即指示进行这项工作，但由于过于保密，经费缺乏，所有研究项目后来都陷于停顿。
1941年9月，劳伦斯等科学家也向美国政府提出了研制原子弹的紧迫性和现实性，并且强调，如果德国人首先制成原子弹，他们就可以“主宰全世界”。罗斯福指示尽一切可能作出最大努力加快发展核武器。
1942年1月奥本海默被聘请参加研制原子弹计划，并被安排与布莱特共同负责研究原子弹的机理。5月，布莱特因工作无力而辞职，奥本海默单独负责这项计划。
奥本海默亲自挑选组织了一批理论物理学家研究和计算一些问题，几周之内，这个小组不仅研究和整理了已有的研究成果，而且弄清楚了最后制成原子弹之前还需要经过多少步骤。人们将这些成绩归功于奥本海默的非凡领导才能。特勒认为，“奥本海默作为全组的领导人，表现出一种精明能干、稳重而又平易近人的气质。我不明白他是如何学会这种领导才能的。凡是过去了解他的人都为他这种变化吃惊。只有一个政治家或行政官员才会具备这种才能。”
不仅如此，奥本海默所固有的那种天赋，即思想敏捷、能领会别人思想而加以阐明并进行指导的能力，对他的工作同样是非常宝贵的。研制原子弹是前所未有的事情，经常会有许多未知数提出。
奥本海默的沉着冷静很快遇到了挑战。特勒在研究裂变现象以外可能发现新情况的时候，形成了“热核武器”的新概念。他计算了裂变弹（原子弹）能达到的温度，认为裂变弹不但能点燃氘（重氢）的聚变，而且足以使氘和氨发生核聚变。而地球的大层层内约有80%的氮气，因此，按照特勒的计算，由裂变弹开始发生的热量足以将整个地球的大气层点燃，而且还有可能点燃整个海洋！
奥本海默立即下令中止这种讨论。他指定专人核对特勒的计算结果并研究其结论。他自己立即赶往密执安州会见正在度假的上司康普顿。康普顿听到汇报后也大吃一惊。他们感到，“果真如此，的确是世界末日式的大灾难！我们宁可受纳粹的奴役，也不能冒全人类毁灭的风险！”两人决定继续进行计算，除非计算结果确实无误地表明原子弹不可能使大气层或海洋发生爆炸，否则决不可以再继续研制这种炸弹。
正当美国研制原子弹的工作进退维谷之际，1942年5月，德国已进行了一次实验，制成了第四座原子反应堆，并证实了链式反应确已发生。美国总统科学顾问布什和科南特开始认识到时间的紧迫性和他们所主持的研究任务规模的庞大，于是邀请陆军一起参加制造原子弹的工作。
1942年6月，美国政府设置了“曼哈顿工区”，以后这项计划就被人们称为“曼哈顿计划”。9月，格罗夫斯被任命为主管这项工作的准将，掌握了这项工作的领导权。格罗夫斯参观了很多实验室，一路西行，在伯克利会见了欧内斯特·劳伦斯，又与奥本海默探讨了原子弹的前景。
奥本海默领导的理论小组已经发现特勒在计算原子弹爆炸过程中的热量积累时，忽略了包括由辐射而引起的热损失，他们计算出点燃大气层的可能性为百万分之三，于是原子弹的研制工作继续进行。
根据格罗夫斯的建议，奥本海默开始着手招募关键性的人物。但是美国联邦调查局听到奥本海默可能被考虑担任这个重要职务的消息后，立即通过曼哈顿计划的内保安机构与格罗夫斯接触，警告他不要让奥本海默参加这项计划的任何一项活动。但格罗夫斯认为奥本海默能力非凡，足以抵消他可能成为保安危险分子的风险，因此格罗夫斯让奥本海默陪同他去选择新实验室的地址。
他们提出了许多建议，查看了许多地址，但因各种原因否定掉了。最后选定了奥本海默本人建议的场所——洛斯阿拉莫斯。
奥本海默制定了建立实验室的计划。1943年3月，他编出了一份详细的实验室人员组织表，总人数由原来的100人扩充到1500人，同时他又亲自动手解决另一个主要问题——招聘科学家。
奥本海默进行招聘工作有双重的不利条件：他没有获得诺贝尔奖金这种最高奖赏作为吸引别人的资本，而且由于保安的原因在进行招聘时他又不能说明工作的内容，还必须说明参加这项工作的人必须与外界断绝一切联系，这样，被招聘者会对这种朦胧的“重要的”计划的价值感到怀疑而犹豫不决。
这真是一件棘手的工作，但奥本海默很巧妙地进行这项工作。他首先集中精力聘请了一小批最有名望的科学家，然后再利用他们的声誉去吸引别人。但这些科学家中有些人对于参军问题表示担心，他们不愿意直接在军事领导下工作。奥本海默曾和格罗夫斯商定，要动员所有招聘来的科学家参军，他本人还曾访问了旧金山征兵处，并办理入伍和担任中校的手续。
人们对这位激进派人士居然会同意参军感到难以理解。巴勃·威尔逊认为理由是：“他已经受高度的爱国情绪所支配，因此，他的思想已经转变，不再对教师联合会或西班牙退伍军人组织感到兴趣。他深信这场战争是推翻纳粹与法西斯主义的伟大群众斗争，因此他总是提到人民军队与人民战争，认为这是美国爱国运动的高潮。”
虽然曼哈顿计划所有领导人都支持任命奥本海默，但军队反情报部门认为任用他太危险。1943年1月，劳伦斯再次为他担保，并写了保证书：“我很高兴用最美好的措词来推荐这位智力出众，品德非凡的人。他的人格正直是无庸置疑的。”
然而，问题在以后的6个月里仍未得到解决。后来格罗夫斯感到不耐烦了，签署了一道命令：“请立即为任用J·罗伯特·奥本海默发出批准书。这个人对于本计划是绝对不可缺少的。”随后科南特与格罗夫斯签署了奥本海默的任命书。
与此同时，工程的建设工作也在迅速进行了。4月15日，实验室正式开始工作，当天奥本海默主持了落成仪式，会上为新来的全体科研人员作了一系列介绍研究情况的报告。
奥本海默把整个实验室分为四个部：理论部、实验物理部、化学与冶金部和军械部，于是研制工作全面展开。后来有关部门又把发展提炼纯铀的特殊方法的工作也归并到洛斯阿拉莫斯实验室内来进行。
由于增加了这项任务，同时军械部的工作量也越来越大，使得洛斯阿拉莫斯的规模又扩大了一倍。还只在6个月之前，奥本海默还曾设想这个实验室只需要雇佣100人就够了，而现在这里的总人数已经超过3000.曼哈顿计划在很短时间内就变成了历史上规模最大的一项科学研究计划之一。
在最初几个星期内，各条战线都开展了工作。奥本海默从一个关键部门走向另一个关键部门，去解决各种问题。他从一开始就决心保证科学家之间尽可能自由地交换意见，现在洛斯阿拉莫斯与外界已完全隔绝了。他发现，即使在实验室内部，在陆军以及由它任命的保安官员中对进行这种交流还存在若干阻力；尽管在这种情况下，至少在这个区域内，或多或少还是可以保证有一定自由的。不过，陆军方面坚决不同意与洛斯阿拉莫斯以外的任何研究组织进行技术讨论。
格罗夫斯非常关切间谍活动所造成的危险，他明白，当曼哈顿计划开展起来以后，计划的领导权不可避免地会转移到高级科学家，如奥本海默手中，他决定以加强保安手段对计划实施领导。
就这样，奥本海默从一开始就处于一种非常微妙的地位：一方面，他是最机密的军事研究计划的负责人之一；另一方面，他本人却仍未取得保安认可，没有涉密的权利。不仅如此，负责曼哈顿计划的保安官员对他愈来愈不放心。奥本海默不断地受到保安部门的审查。尽管连续不断地监视、审查和讯问最终都没有确凿的证据证明奥本海默与苏联及共产党员保持联系，但一些人仍坚持认为奥本海默是一个危险人物与不忠诚分子。
在4月15日实验室落成仪式上，一位年青物理学家塞思·内德迈尔提出了所谓内爆式原理。将可裂变的物质加工成为空心球状，周围包以炸药。当炸药被点燃后，它迫使空心球向中心“内爆”，形成一个超过临界质量的实心球，从而引起核爆炸。这种压紧方式几乎可以在一瞬间就完成。尽管这一想法受到许多科学家的质疑，但奥本海默却站出来支持这个建议，并且提出让内德迈尔进行这项研究工作，以便发展他的新概念。
1943年11月，回旋加速器小组证实了铀235的一项重要性质，即当它的原子裂变时，次级中子几乎在十亿分之一秒内全部放出，这样快的中子释放速度，利用枪式制造原子弹，足以保证在炸弹本身被炸碎前就已发生了猛烈的链式反应。这一实验表明，采用枪式结构肯定能制成铀弹。
此时，特勒通过计算指出，内爆具有另一种优点，即巨大的压力可以大大减小临界质量，节省宝贵的可裂变金属，因而内德迈尔的实验受到更大的重视。1943年秋季，奥本海默决心促进内爆的研究工作，要求内德迈尔加快进度。内德迈尔本来可以在奥本海默的支持取得充分的人力与物质支援来开展工作，但由于内德迈尔缺乏领导才能，仅仅增聘6个人，实验工作与以前一样进行缓慢。
奥本海默认识到：由于铀235供应量有限，如果内爆试验不能成功，那么到1945年7月只能制成一枚用枪式压拢的铀弹。所以，实现完全对称的理想内爆过程是当务之急。奥本海默陷入进退两难的境地，为了改变现状，他聘请哈佛大学的化学家兼炸药专家乔治·基斯塔科夫斯基作顾问，负责协调内爆技术的全部研究工作，但基斯塔科夫斯基发现他很难介入内德迈尔的工作，只好向奥本海默提出辞职请求。
8月初，内德迈尔报告了最近的实验结果，他在获得完全对称冲击波方面毫无进展。于是奥本海默决定彻底改组洛斯阿拉莫斯实验室，以便迅速攻克内爆这个关键。他又施展其口才说服基斯塔夫斯基，并向他许愿，保证提供大量人力物力支持这项任务。基斯塔科夫斯基立即扩充队伍，进行研究工作。考虑到基斯塔科夫斯基不擅长物理学方面的工作，奥本海默又成立了另一个新的研制小组。
1944年秋季，内爆式和枪式结构所用的炸药试验达到了高潮。在试验地四周的峡谷中不断响起一阵阵的爆炸声。
到1944年12月，科学家们试验了真正的枪式结构武器。通过试验表明，采用枪式结构的铀弹毫无提前起爆的危险。因此，只需工厂能够生产出足够数量的金属铀235，这种实用原子弹立即可以制成并交付使用。然而工厂的生产却落后于原定进度，而且面临巨大的技术困难。预计到1945年8月前，不大可能生产出第一枚原子弹所需用的全部金属铀。
内爆式结构的试验也在全力以赴地进行着。直到12月14日，试验小组改用了完全新的方法进行了一系列新的试验，这时才第一次看到了可能获得对称性冲击波的迹象。
1944年，曼哈顿计划在全力以赴地进行着。而奥本海默也遇到前所未有的困难，人力物力十分缺乏，他虽然得到了特种工程支队的大力支援，但仍人手缺乏。其原因是工业界看到战争即将结束，军方开始放松了军事订货的生产，从而为内爆试验带来更多的困难。奥本海默还无法支付高额工资，同时，1944年漫长而严寒的冬季环境艰苦，有些人干脆辞职不干了。
核爆炸的试验场地要求地势平坦，无人居住，距离洛斯阿拉莫斯不远，以便于运送各种装备。选址小组曾考虑过许多场址，其范围包括从得克萨斯海流内的河流直到科罗拉多为圣路易斯山谷中巨大河丘之间的广大地区。1944年春，奥本海默及原子弹内爆试验选址小组成员最终选定在美国空军的阿拉莫戈多靶场的一角作为试验场地，这片场地有18英里宽，24英里长。奥本海默将实验场命名为“三一”试验场（基督教以圣父、圣子与圣灵为一神称为三一圣体）。
奥本海默成立了技术计划组织，成为掌握了整个试验进度的指挥部。与此同时，恩里哥·费米利用实验反应堆取得的钚，第一次进行了直径为0.9英寸钚球的中子倍增实验，并由测量结果推算了内爆式原子弹的临界质量。费米给出的临界质量数值为5公斤左右，这个数字与初期估计值相近，但比过去一般人预料的要小得多。另一位科学家路易斯·阿尔瓦雷斯也完成了为时两年的起爆装置发展计划，满足了内爆弹所要求在百万分之一秒之内同时点火的指标。1945年1月，他报告了按照最后设计所进行的良好试验结果。
在远离实验区的一座偏僻的“奥米加”实验室内，也成功地进行了一系列极其危险的实验，并且得到了最后的试验结果。临界装置实验小组尝试着用实验方法直接取得铀弹临界质量的精确数值。为了达到这一目的，他们把一块较小的氢化铀射入一堆临界的铀块中心的孔道内。小氢化铀块由4根轨道导引，当射入铀块中心之后，整个装置在极短时间内达到临界状态而释放出大约2万千瓦功率的巨大能量。通过测量这种微型爆炸的能量输出，可以推算得到原子弹所需铀235的精确数量。但这种试验是真正的核爆炸。
另一个试验小组也在紧张地工作着，他们在进行铀弹临界实验搬到周围的深山之中。但奥本海默似乎对这种危险的实验特别着迷。他定期前往“奥米加”实验室时，在进行试验时安静地坐着，与试验人员讨论物理问题。
洛斯阿拉莫斯实验室的各项研究计划进展顺利，奥本海默已有可能制订今后5个月的逐日进度计划，一直订到格罗夫斯将军指定的实弹试验日期：7月4日。然而，内爆试验计划似乎尚无成功把握，同时由于透镜型炸药的形状方案太多，浪费了稀缺的原材料。
于是奥本海默不顾物理学家们的强烈反对，冻结了所有的新设计方案，以集中力量试验两种透镜炸药。他同时指示班希里奇抽调足够的人力去加速“三一计划”的准备工作，并安排在5月初进行100吨梯恩梯（TNT）炸药的模拟爆炸试验。这一测验的威力虽然比不上某些爆炸试验，但却是规模最大的一次人为爆炸试验。为了增加试验的效果，科学家们决定在炸药中放入一定量的放射性物质，以便观察一种新的现象——放射性物质的沉降。
1945年春，部分研究工作已近尾声，科学家们现在有时间来讨论到底应当如何使用他们所研制的新式武器了。这场辨论还是由西拉德引起的。6年前，他曾与银行家萨克斯联名致信罗斯福总统请求研制核武器，现在，他又亲自出马撰写了一份冗长的备忘录，论证对原子武器进行国际管制的必要性。他指出，“我们所面临的最大危险，可能就是在显示了原子武器的威力之后，导致美苏之间的原子军备竞赛。”阻止这一军备竞赛的唯一办法就是国际管制原子能，西拉德又一次请爱因斯坦签上了名字。
这份备忘录被送交罗斯福总统，此时罗斯福身体已十分衰弱，已没有能力考虑诸如此类的问题。1945年4月12日，罗斯福总统突然逝世。副总统杜鲁门继任，但他对曼哈顿计划一无所知。
4月份，洛斯阿拉莫斯的各项工作进展顺利，奥本海默告诉格罗夫斯，预计到8月1日可以制成一枚实用原子弹。格罗夫斯听后很兴奋，立即前往华盛顿向新总统汇报。
这是杜鲁门第一次阅读关于原子弹计划的详细报告。格罗夫斯详细介绍了发展原子弹的整个过程及准备如何使用它的设想。他指出，自1943年之后就已将日本列为可能袭击目标之一。当时有可靠的军方情报估计，如果使用原子弹，可以代替美军在日本本土登陆而取得战争的胜利，这样可以少牺牲100万人以上。
美国随即组成了“临时委员会”和由康普顿、劳伦斯、费米与奥本海默组成的学术委员会，负责研讨美国对原子武器的未来政策。
1945年5月7日清晨，科学家们引爆了100吨梯恩梯炸药，进行了“三一计划”的演习。在同一天，德国宣布无条件投降。对于洛斯阿拉莫斯的大多数科学家来说，这个消息无异宣布了他们的任务发生了根本性的变化。他们不再是与纳粹德国在发展原子弹方面进行生与死的搏斗，而是在为美国军火库研制另一种更为致命的新式武器。不过，大家仍然受到这项计划进展的顺利和涉及的精湛技术的鼓舞，继续努力工作。
很少有人像西拉德那样富有远见，能够评价原子弹对于战后政治形势产生的深远影响。多数科学家的忧虑仅仅出于人道观念。人人都明白，必须尽可能快地结束对日战争。然而，除了用原子弹直接袭击日本外，有没有别的方法呢？例如，是否可以在使用原子弹之前事先以某种方式警告或者甚至进行一次威慑性演习呢？
5月31日新成立的临时委员会和所属学术委员会举行联席会议，会上也讨论了上述问题。奥本海默在会上起了重要作用。当时成立学术委员会的目的，是要他们能反映大多数科学家的观点，但奥本海默以及其他委员实际上多年以来早已习惯于从政治角度考虑问题。
首先会上集中讨论在原子能计划的各种技术与实际工作的问题，接着讨论就转向一个棘手的议题：究竟是以突然使用原子弹的方式使苏联人震惊，还是事先通知他们。奥本海默表示，苏联在科学方面一直持友好态度，因此他认为应当争取最好的可能性，即与苏联谈判在原子能方面的未来国际合作问题。总参谋长马歇尔上将支持他的观点，并认为事先通知苏联，甚至邀请他们参观试验并没什么危险，而且可能有助于消除美苏间的隔阂。但是由于总统代表詹姆斯·伯恩斯的反对，这个建议未获通过。
随后又提出了否能进行一次原子弹的威力显示而不必真正用于实战的问题。劳伦斯扼要地提出问题，奥本海默则深入探讨了究竟有无实际可能的其他方案。他表示不相信进行一次试验就足以使日本人承认这种武器的威力而放弃战争。不仅如此，如果在对目标进行袭击前就预先发出警告，也存在许多实际上的困难。例如，原子弹可能是一个未爆炸的哑弹、日本人可能将来袭的美机击落、也可能先把美国战俘送到目标区，如果进行了一次威力显示而未能使对手恐惧而投降，则永远失去了使敌人在新武器面前惊惶失措机会。无论如何，还有一个未定因素：究竟原子弹造成的伤亡会不会比上次大规模空袭东京的伤亡更大？
根据奥本海默的这些意见，临时委员会提出三项重要建议：1.对日本使用原子弹；2.目标应是周围有居民区的军事设施；3.在使用前不进行任何预先警告。这样，奥本海默在这次会议上并没有自始至终地支持科学家们在对日使用原子弹的道义方面的主张，而完全从政治与战术角度上考虑了这个问题。
虽然政府的顾问们与科学家们都同样认为未加警告的原子弹袭击将对日本与苏联都会引起极大震动，但两者的目标完全相反，科学家们所担心的首先是这种震动的远期后果会引起军备竞赛。但这时奥本海默仍然不同意这种观点。西拉德在华盛顿遇见奥本海默，并向后者阐述了这种观点。奥本海默的回答却使人感到他根本没有看到这种长远的影响。他说：“你真的认为如果我们事先告诉苏联，然后再对日本使用原子弹，苏联就会领受我们的好意了吗？”西拉德回答说：“他们无疑是会理解的。”
4天以后，奥本海默参加了在洛斯阿拉莫斯举行的第二次学术委员会，康普顿对委员会当时的情况与他本人所面临的进退两难的困境作了如下描述：“我们想到正准备在日本登陆作战的美国士兵们，理解到今后战斗还要牺牲多少美国人与日本人的生命。我们决心尽一切可能，寻求一种使日本军国主义者能够信服，而同时又不牺牲生命的显示原子弹威力的途径。我们多么希望能找出这种方式啊！”
在洛斯阿拉莫斯这个恼人的周末期间，奥本海默的处境也是左右为难。“我一方面陈述了反对投掷原子弹的理由和担心，但是另一方面又不能不赞同这种主张。”后来他这样追述当时这种矛盾的心情。
对是否使用原子弹来结束战争这一问题能够真正看清楚并有发言权的一个人就是奥本海默，但当时不管是由于什么原因，他却并未参加争论，而只是从实用主义的立场阐述自己的观点。他本人在以后曾公开对6月末这次学术委员会所表现的缺乏远见与政治上的勇气表示遗憾——而他的这种失败感中必然混杂着自己的悔恨：当时如果他在这个问题上能采取更多的主动，恐怕他比任何其他人都具有更大的可能性去改变历史的进程。
6月初，一座110英尺高的钢架塔开始安装，在它顶部的小棚内将安装绰号叫“胖子”的钚弹。洛斯阿拉莫斯采取了最严厉的保安措施。奥本海默与负责监督内爆式原子弹的高级科学小组最后确定了试验日期——7月16日清晨4时。
7月初，日本战败已成定局，但仍有两个因素促使美国决定使用原子弹：一是针对苏联，战争后期，美苏冷战已初露端倪，美英苏三巨头将在波茨坦会晤，杜鲁门需要有原子弹撑腰，同时，美国政府想以原子弹促使日本早日投降，以阻止苏联出兵中国东北并因此在远东获得利益；二是日本不会无条件投降。
原子弹试爆准备工作在紧锣密鼓地进行着。由于多年的忙碌，加上心情紧张，也许还有对原子弹前途的忧虑，奥本海默此时已心力交瘁。为使他身心不致崩溃，格罗夫斯煞费苦心地从东部请来奥本海默的密友伊西多尔·拉比来陪伴他。
7月5日，奥本海默致电劳伦斯和康普顿，邀请他们前来“三一”试验场。
7月2日凌晨，经过严格防腐蚀、防漏水、防过热以及防一切意外事故的、价值20亿美元的钚弹芯被从奥米加实验室的地下仓库内取出，分别装入两个特制的手提箱内，在两辆警卫车护送下运往阿拉莫戈多的“三一”试验场。
早晨9时，开始装配原子弹芯。室内气氛极端紧张，只要有一点疏忽，哪怕是瞬时达到临界，不仅会使弹芯无法再用，也将使整个装配小组成员受到过量照射而注定会慢慢地死去。奥本海默亲临现场观看，但在此情况下他已全然无法干预。正如在剧幕升起之时，导演对演员的演技已无能为力一样。但考虑到他的紧张情绪会影响到所有在场的人，因而影响到工作顺利进行，他被要求离开现场。接下来是把弹芯装入弹体。当时气氛十分紧张，奥本海默又亲临现场，他叼着烟斗在帐蓬外转来转去。
7月15日下午，奥本海默最后一次来到铁塔上巡视。乌云在天空飘荡，预示着暴风雨即将来临。他爬上塔顶，站在他从实验里创造出的宝贝旁边。这件珍品其貌不扬，使人难以看出其中隐藏着如此精湛的技术奇迹。奥本海默一人独自站立在离地100英尺高的塔顶，在被风吹得哗哗作响的铁皮屋顶下，倾听着远处的雷鸣，细心地检查着这第一颗原子弹。
由于天气恶劣，奥本海默和格罗夫斯不得不一再推迟试爆。当天午夜，奥本海默和格罗夫斯来到距爆心点10000码的S。10000点代号为贝克尔的倒计时指挥中心，他们将在此处观看试验。当时曾有科学家竭力反时奥本海默亲自在那样近的距离观看原子弹爆炸，但奥本海默还是去了。
凌晨4时，雨停了。奥本海默决定在5时30分试爆，所有人员立即撤离铁塔。
5时10分，在沙漠中各处设置的扩音器响起了报时员的声音：“现在是零时差20分。”
已经开始倒计时。奥本海默独自一个人在坑道内外走进走出，显得紧张与孤僻。有一位负责管理一个紧急按钮的科学家看到奥本海默过份紧张，想开一个小小的玩笑让他轻松一下，他说：“奥比，我想很可能在零时差5秒时，我把开关一拉，然后向大家宣布——先生们，试验不成了，都回去休息吧！你看会这样吗？”奥本海默并没有被他的诙谐逗乐，反而冷笑地回答说，“你神经没有毛病吧！”
倒计时继续进行。营地上的警报器拉响，人们都掩蔽到壕沟中。“十……九……八……七……”报时员忽然想到原子弹爆炸可能产生像闪电一样的效应，因而他手中的话筒有使他触电的危险。因此，在计报数到差一秒钟时，他扔下了话筒然后竭尽全力地高喊：“零！”
第一枚原子弹爆炸了。有一位科学家这样描写当时的壮观景象：“此时，万籁俱寂，忽然出现一片耀眼的强烈阳光——或者说是像太阳一样的强光。这是一股炽热的、无定形的白光，把沙漠边际的小沙丘照得雪亮，仿佛要将它们全部熔化。几秒钟之内，光线的亮度没有变化，然后开始减弱。我眯着眼睛，想看个清楚，大约又过了10秒左右，火球开始膨胀，同时亮度减弱，这时看起来好像用石油燃起的一片大火，其形状犹如一个大草莓。火球由地面缓缓上升，下面连着一个急剧旋转着的、由尘土构成的长尾巴。所有这一切都在一片宁静中出现，直到几分钟之后，才传来一声巨响，我赶紧堵住自己的耳朵，但声音仍然震耳欲聋，接着是一片隆隆的轰鸣，就像远处有载重火车开过那样。到现在我耳边仿佛还能听见这种响声。”
在S。10000坑道内，人们可以看到由背向爆心的出口处闪进一股强烈的阳光，从而知道原子弹已经爆炸。几分钟之内仍然是一片寂静，随后传来了雷鸣般的巨响。奥本海默回忆道：“有几个人笑了，有几个人却哭了，大多数人惊呆了，一声不响。我心中浮上了古印度圣诗勃哈加瓦墓达中克里希那试图说服王子执行他使命的一句话：‘我成了死神，世界的毁灭者。’”
当奥本海默克走出坑道来观看巨大的火球上升时，人们纷纷向他祝贺。班希里奇充满着成功的喜悦，他握住奥本海默的手说：“奥比，现在我们将永世被人诅咒了。”费米自己设计了一个简单的试验。当他见到闪光之后而冲击波到来之时，他撒下手中的纸片，由纸片被冲击波带走的距离，他估算出原子弹的威力——相当于2万吨梯恩梯。
这次试验之后，许多科学家立即赶往提尼安岛，把已运去的两枚原子弹的部件最后装配好。现在杜鲁门已确信他无需依靠苏联就可以单独结束远东的战争，他决定在苏联介入远东前迅速用原子弹迫使日本投降。
8月6日凌晨，一架名为“伊诺拉·盖伊”的B—29轰炸机离开太平洋上关岛附近的提尼安岛空军基地，机上携带着一枚名为“小男孩”的铀弹，向日本广岛飞去。9时14分（东京时间8时14分），托马斯·弗比上校将原子弹投下。广岛所有的时钟从此永远停在8点15分，有很多人在瞬间被还原成基本粒子。8月9日中午12时零1分，美国一架名为“布克的车子”的飞机将一枚与“三一”试验场上试验完全一样的绰号为“胖子”的内爆式原子弹又投掷在日本长崎市区。8月10日，日本致电美国同意接受无条件投降。
8月14日为日本投降日。洛斯阿拉莫斯实验室举行了热烈的庆祝活动。全美国都衷心感谢洛斯阿拉莫斯在结束这场战争中的卓越贡献。杜鲁门总统在公开场合称赞这个实验室说：“他们所完成的事业是一项历史上前所未有的大规模有组织的科学奇迹。这个奇迹是在战争的重任下实现的，而且一次性成功。美国在这个史无前例的最大科学冒险事业中，投进了20亿美元——最后我们胜利了！”
曼哈顿工程是小科学向大科学发展历史上具有里程碑意义的事件。科学曾经以个体小规模研究为基本特征，特别是在基础研究上尤为突出。但到了19世纪末，随着科学的发展，出现了规模化的集团研究。相对而言，大科学是解决复杂大问题、进行大规模研究的科研组织形式，主要表现为投资强度大、多学科交叉、需要复杂的实验设备和研究目标宏大。美国的曼哈顿工程是典型的大科学，国家在此计划的组织实施中起到了决定性作用。这对后来世界范围内科学技术的发展产生了重要影响。
战后受到迫害
奥本海默于1945年秋返回加州工学院重新执教并投身于科学研究工作，他再度从事宇宙射线的研究，参与发现了介子，并开始对研究其他亚原子粒子产生了兴趣。
奥本海默经常流露出对曾制造原子弹的内疚。1946年3月，在联合国大会上，他竟然脱口而出：“主席先生，我的双手沾满了鲜血。”这句话使杜鲁门大为震怒，他后来对艾奇逊说：“不要再带这家伙来见我了。无论怎么说，他不过只是制造了原子弹，而下令投弹的是我！”
1946年夏季，美国成立了原子能委员会，并设置了一个由9人组成的总顾问委员会作为科学技术方面问题的顾问。奥本海默当选为总顾问委员会的主席。
在奥本海默与以他为首的委员会领导期间，在物理学方面使美国进入了一个启蒙时期。在这方面有充裕的经费，精湛的设备，也有一种大发展的气氛。
1948年是奥本海默战后生涯中的高峰，人们称他为“原子弹之父”，《时代》杂志在封面上刊登了他的巨幅照片。各报刊还广泛引用他的一段得体谈话，其中表达了他与其他参加曼哈顿计划的科学家的那种忏悔心情，“无论是指责、讽刺或赞扬，都不能使物理学家们摆脱本能的内疚，因为他们知道，他们的这种知识本来不应当拿出来使用。”
奥本海默受到科学界绝大部分人的衷心尊敬，但他对核武器的这种态度已不合时宜。随美苏冷战的升级及美国右翼势力的抬头，对奥本海默的政治迫害也迫在眉睫了。
1949年9月，美国空军一架属于远距离探测系统的飞机，在西北太平洋上空飞行时追踪了一块形态可疑的“云”，在收集到的空气样品中发现其中含有原子弹爆炸时特有的放射性元素。接下来的追踪分析则证明苏联在前不久爆炸了一颗原子弹！
奥本海默深恐美国当局引起惊惶失措的反应，以及未经深思熟虑就草率制订新的政策。因此他建议杜鲁门赶在苏联之前把此消息通知美国人民，结果却引起“政府及人民的一片近乎歇斯底里的反应”。
1950年1月27日，英国驻美大使馆紧急通知美国政府，英国已经逮捕了原子间谍克劳斯·富克斯，后者已供认在整个战争期间以至战后一直向苏联递送情报。富克斯曾在洛斯阿拉莫斯的专利委员会内负责登记工作，因此，人们相信苏联必定已经知道有关裂变弹与超级弹的全部重要机密。杜鲁门立即召见国务卿艾奇逊，国防部长约翰逊和利连撒尔。见面后，杜鲁门问道：“俄国人能制成氢弹吗？”三人都点头说：“是的，他们能。”杜鲁门说：“那我们别无选择，只有干下去。”随后他指示原子能委员继续研制各种原子武器，包括所谓氢弹或超级弹。
就这样，奥本海默所竭力争取的中止军备竟赛的局面就寿终正寝了。杜鲁门的决定不仅打开了热核军备竟赛的大门，而且改变了美国政府内部的各派力量平衡。
苏联研制原子弹成功并且很可能已经掌握了美国超级炸弹研究工作的最新情报这一消息在美国产生巨大影响，以麦卡锡为代表的一场对“共产党员”的血腥迫害开始了，奥本海默也未能幸免。
1950年5月，一位名叫西尔维亚·克劳奇的夫人指控奥本海默早在1941年就主持召开过一个称为“特别班的共产党小组最高决策会议”，奥本海默因此受到联邦调查局的审问。奥本海默几年来在政府系统得罪了一些要人，还有原子能委员会的一些人，这些人开始指责甚至诬告奥本海默是危险分子。他甚至被怀疑为间谍富克斯的同谋犯。
1950年6月底，奥本海默自动退出总顾问委员会。
1952年秋季，美国试爆了第一颗氢弹，它的威力竟为广岛原子弹的500倍！直径为1英里的整个埃卢吉拉伯岛在一瞬间化为乌有。这一结果使科学家惊愕不已。
1953年11月，美国国会两院联合原子能委员会的执行主席威廉·博登在对奥本海默的档案进行审查后，致信联邦调查局局长胡佛，指控奥本海默非常可能是一个相当坚定的共产党员，是苏联间谍。胡佛立即将报告转呈总统艾森豪威尔。艾森豪威尔在和施特劳斯商议后，下令禁止奥本海默再接触任何秘密资料，并指定保安审查委员会审理他的案件。
1954年4月12日，“原子弹之父”奥本海默出庭“受审”，地址在原子能委员会办公楼2022号房间，尽管保安委员会主席戈尔登·格雷在开始说明“这次活动完全是调查，其性质不是审讯”，但这次审查实际上变为一场对叛国罪的审讯。奥本海默充满自信地回答每一个诘难。他的许多同事、朋友以及其他认识他的人出庭作证，其中一些人冒着被控告的危险为他辩护。
但也有些人是昧着良心作证，格罗夫斯因怕受牵连作了含糊的证词，特勒则明确表示奥本海默不可信任，建议不批准给他保安许可证。当特勒离开证人席后，他走到奥本海默面前，伸出手说：“我很抱歉。”奥本海默说：“在你刚才讲了那一番话之后，我不明白你现在这话是什么意思。”特勒的证词是对奥本海默的致命一击，他的卑鄙做法引起了科学家们的公愤，他本人在以后和很多年内因此而被摒斥在科学界之外。
6月12日，尼科耳斯在给原子能委员会的报告中，作出了“奥本海默博士的清白不能肯定”的结论。
不久，施特劳斯等4名原子能委员会成员，赞同通过了禁止奥本海默接触任何机密的决定。另一名原子能委员会成员，物理学家史密斯提出了反对意见，他在报告的最后写道：“我得到的结论是，雇佣奥本海默将不会给防务和安全造成危险，相反将会很明显地与国家安全利益相符合，我希望看到，奥本海默的更多服务将继续加强美国的力量。”
奥本海默为美国的核研究和防务等问题服务了12年，并立下了汗马功劳，最后背上一口“安全问题不清白”的黑锅，被迫离开了美国政府的高级职位。
晚年生活
奥本海默在1954年10月重新当选为普林斯顿高级研究所所长。普林斯顿当局在研究所内设立一处宾馆，专门用来招待前来访问奥本海默的客人。奥本海默成为一个经常出去访问，同时也经常接待很多来访者的著名人物。联邦调查局也随之撤销了对他的24小时监控。
肯尼迪继任总统后，奥本海默的地位有了很大的改善。1962年一次宴会上，原子能委员会主席西博格问他是否愿意申请召开另外一次安全听证会来恢复名誉。奥本海默回答道：“在你有生之年，我是不会重提此事了。”他在政府中工作的朋友们只好另想办法来为他恢复名誉。最后决定由原子能委员会授与他一年一度的恩里科·费米奖。
1962年11月22日白宫宣布肯尼迪总统将在一周后亲自出席授奖仪式，但不幸当天下午肯尼迪遇刺身亡。12月2日，授奖仪式在白宫举行，继任总统约翰逊作了简短的讲话，说他“代表美国人民”授予奥本海默荣誉状、奖章以及5万美元的支票。奥本海默则说：“总统先生，您今天来为我颁发费米奖，表现了您的仁慈和勇气。依我看来，这对我们国家是一个好的预兆。”
这一天恰好是艾森豪威尔下令对奥本海默进行保安审查的七周年差一天的日子。
1965年，奥本海默患了肝炎，他的健康正在严重地衰退。1966年他又患了喉癌。6月时，他只能拄着拐棍勉强行动，但他仍出席了普林斯顿大学学位授受仪式，接受了名誉学位。荣誉状中赞扬他为“物理学家和水手，哲学家和骑士，语言学家和厨师，喜爱美酒和名诗。”
1967年2月18日晚，奥本海默与世长辞，享年62岁。