W związku z tym zarządziłem stosowanie rdzeni uranowych. Przeznaczenie na ten cel 1200 ton naszych zapasów uranu świadczyło, że ja i moi współpracownicy zaniechaliśmy wtedy myśli o produkcji bomby atomowej – napisał we „Wspomnieniach” szef produkcji uzbrojenia Rzeszy Albert Speer
Niemiecki program uranowy został rozpoczęty w kwietniu 1939 roku, kilka miesięcy po odkryciu rozszczepienia jądra atomu. W październiku 1939 roku Heeres Waffen Amt (HWA, Urząd Uzbrojenia Wojsk Lądowych) przejął Kaiser Wilhelm Institute fuer Physics. Fizyk Kurt Diebner, przedstawiciel wojska, został jego szefem. Już jesienią 1939 roku pierwszą pracą „naukową” Diebnera było ograbienie Uniwersytetu Warszawskiego z prac i cennego wyposażenia – ukradł m.in. zbudowany przez Andrzeja Sołtana kaskadowy akcelerator. Ponieważ Diebner nie miał dorobku naukowego, a jedynie partyjny, nie był poważany w środowisku naukowym, które nie podporządkowało się całkowicie KWI. Pozostałe uczelnie biorące udział w projekcie działały samodzielnie, każda uważała swoją pracę za najważniejszą i o pozostałych grupach wyrażała się z lekceważeniem.
Naukowym doradcą projektu został Werner Heisenberg, noblista z 1933 roku za pracę z mechaniki kwantowej i szef Katedry Teoretycznej Fizyki na uniwersytecie w Lipsku. W grudniu 1939 roku Heisenberg przygotował tajny raport „Możliwość technicznej produkcji energii z rozszczepienia jąder uranu”. Napisał w nim, że wraz ze wzrostem temperatury reakcja rozszczepienia oraz mnożenia się (powielania) neutronów będzie samoczynnie zamierać. Heisenberg wyliczył także, że do budowy bomby potrzebne będą duże ilości ciężkiej wody i węgla. Niemcy weszli w ślepą uliczkę i w bunkrze pod Kaiser Wilhelm Institut zamontowali chłodzenie, aby zwiększyć wydajność neutronów. Fizyk Zbigniew P. Zagórski wspominał, że w czasie wojny Niemcy nazywali swoje prace nad bombą atomową Uranmaschine (w analogii do dampfmaschine), czyli energetyczny kocioł wykorzystujący energię rozbicia jąder uranu i nigdy w licznych czasopismach naukowych tamtego okresu nie wymieniali nazwy „bomba atomowa”.
Heisenberg podróżował po całej Europie. Zagórski przypomina, że był nawet gościem Hansa Franka w jego rezydencji w Krzeszowicach. W połowie września 1941 roku, w apogeum niemieckich sukcesów, odwiedził z wykładami Danię, gdzie stwierdził, że „wojna jest biologiczną koniecznością”. W grudniu 1944 roku Heisenberg był nawet w Szwajcarii (oczywiście za zezwoleniem tajnych służb). Tam na stwierdzenie szwajcarskiego fizyka, że wojna jest przegrana, odparł, że „byłoby tak pięknie, gdybyśmy wygrali”.
Mimo wysiłków niemieckich naukowców postępów nie było. Na początku 1942 roku wojsko, które nazywało prace przy programie „atomowym sraniem”, zniecierpliwiło się i przekazało program do Reichsforschungsrat (RFR – Rady Badawczej Rzeszy). Liczba naukowców z ok. 70 zmalała do kilkunastu. Reichsforschungsrat podlegała Ministerstwu Zaopatrzenia, czyli Speerowi.
