В 1935 году канадский доктор наук Артур Демпстер обнаружил наличие двух изотопов урана: уран-235 и уран-238. Оказалось, что в природном уране большинство составляет уран-238, а урана-235 содержится всего около 0,7 %.

Следующий крупный шаг к секретам атомного ядра сделали в декабре 1938 года немецкие ученые Отто Ган и Фриц Штрассман. Бомбардируя ядра урана нейтронами, они открыли, что ядра урана расщепляются на ядра элементов бария, который имеет массу ядра равную почти половине массы ядра урана. Ожидая совсем иного результата — получения нового элемента с большей массой ядра, ученые долго не могли поверить в свое открытие. Позже Ган вспоминал: «После того как статья была отправлена по почте, все это показалось мне столь невероятным, что захотлось вернуть статью из почтового ящика.» Открытие Гана и Штрассмана прямо указывало на возможность использования ядерной энергии, которая оказалась столь велика, что во много крат превосходила энергию всех извстных химических реакций.

10 апреля 1939 года советские ученые Георгий Флеров и Лев Русинов сделали сообщение о том, что при расщеплении ядра урана испускается от одного до трех нейтронов. Через 12 дней подобное сообщение сделал Жолио-Кюри, но он оценил среднее число испускаемых нейтронов в 3,5. В настоящее время эта цифра определена как 2,5. Эти сообщения подтвердили возмозжность осуществления цепной ядерной реакции в уране.

В начле 1940 года советские ученые Г.Флеров и Константин Петржак открыли спонтанное (самопроизвольное) деление ядер урана. Чтобы исключить влияние космических лучей на резльтаты экспериментов, ученые проводили их глубоко под землей в московском метро. Это открытие было важным для конструирования ядерных бомб и атомных реакторов, так как нейтроны спонтанного деления вносили заметный вклад в развитие цепной ядерной реакции.

Таким образом, к концу тридцатых годов мировая наука приблизилась к пониманию многих самых существенных явлений необходимых для осуществления цепной ядерной реакции в уране. Большинство ученых сходились в следующем: