1945年8月，美国在日本广岛投下第一颗原子弹后的两天，日本大本营召集荒胜文策等日本著名的原子弹研究权威开会，提出要在长野县的深山密林中用花岗岩建立一个地下基地，集中全部专家和一切力量，在半年内研制出原子弹，报复美国。日本科学家们以物资供应短缺为由，否定了军方的要求。由于缺乏铀资源，工业实力和电力供应有限，日本的原子弹研制进程大大落后于欧美各国。
苏联的原子弹研制工程，虽然落后于德国，却先于日本起步。30年代初期，苏联已建立了3个核研究中心，两个在列宁格勒，一个在哈尔科夫。1940年，一个从德国逃到苏联的犹太物理学家向苏联情报机关密报了德国原子弹工程的进展。斯大林得此报告后，极为震惊，立即下令苏联科学家一定要在4年内制造出原子弹。
根据斯大林的命令，当时担任苏联内务部长的贝利亚负责全面协调苏联核计划，他挑选36岁的物理学家库尔恰托夫负责技术问题。库尔恰托夫不负重托，打破“肃反”时期的常规，走遍苏联各集中营，搜索被监禁、劳改的物理学家和化学家，集中在西伯利亚荒原中的实验基地，并以这些从集中营找来的科学家为核心，在莫斯科成立了代号为“第二试验室”的核研究中心。地质专家们在全国各地大力进行铀矿资源调查，很快在中亚乌拉尔、阿尔泰、费尔干纳地区找到丰富的铀矿。8个巨大的铀矿石加工厂在西伯利亚迅速投产，为苏联原子弹计划提供源源不断的浓缩铀。中亚车里雅宾斯克的核研究中心最终发展成为拥有铀矿、工厂、兵站、飞机场、地下掩体、特殊安全措施、城镇和数万居民、占地数百平方公里的巨大企业联合体。