1942年，蘇聯駐外情報部門從英國和美國收集了大量關于鈾問題的文件資料。這些情報資料都是以翔實的學術報告、復雜的數學計算和學術專著的副本形式發回莫斯科的。由于無人能看懂，這些材料被放在蘇聯內務人民委員部的保險箱里藏了一年多，無人讀過。
根據現有的檔案文件和回憶錄來看，1942年5─6月斯大林收到了原子彈問題的簡要報告。斯大林看后定奪說：“應當搞這件事。”
1942年秋天，一些物理學家被召到莫斯科參加咨詢會議。他們接受的任務是：就恢復對原子彈的研究和出于軍事目的使用原子彈必須展開哪些具體工作起草一個報告。一批較年輕的原子彈專家在秋天被召到莫斯科，他們是弗廖羅夫、庫爾恰托夫、基科因、阿里汗諾夫和哈里頓。
1943年3月10日，斯大林簽署了蘇聯國防委員會關于任命庫爾恰托夫擔任蘇聯原子能利用工作委員會學術領導人的決定。庫爾恰托夫需要對237份學術情報資料做出鑒定結論，這些資料主要與鈾石墨反應堆的結構以及不僅使用鈾而且使用钚制造原子彈的可能性相關。庫爾恰托夫不僅做出了鑒定分析，而且開列了一份“希望從國外得到的情報資料”清單，并請求按照這份清單“給情報部門下達任務指示”。1943年4月12日，根據蘇聯科學院的決定，庫爾恰托夫被任命為新成立的秘密的原子能科學研究所所長，出于保密的考慮給這個研究所取了個代號叫做“2號實驗室”。
盡管蘇聯情報部門繼續向蘇聯物理學家們提供大量的情報資料，但是蘇聯在這方面的工作起色不大，原因很簡單——蘇聯國內沒有鈾。
盟軍在歐洲登陸之后，2號實驗室組建的“繳獲”鈾小分隊比美國成立的特別行動小組晚了一些。但是在柏林，他們找到了德國的里爾教授，他是德國生產純金屬鈾的主要專家，他自愿幫助自己的蘇聯同行們。里爾將蘇聯科學家們帶到了奧拉寧堡，德國生產用于反應堆的純鈾的主要工廠就在這里。
他們在德國的另一座城市又成功地找到了鈾原料和鈾氧化物倉庫，在那里他們發現了大約100噸的鈾氧化物，接著他們在德國的另一個小城鎮又找到了12噸鈾。1945年7月里爾以及隨他一道來到莫斯科的幾名德國工程師開始把莫斯科州諾金斯克的“電爐鋼”工廠改裝成鈾工廠。1945年底，這里已經開始把鈾氧化物提煉加工成純金屬鈾。第一批澆鑄的金屬鈾于1946年1月開始進入庫爾恰托夫的2號實驗室，并用于裝配鈾石墨試驗反應堆。
美國的第一顆原子彈于1945年7月16日，即波茨坦會議開幕的那一天在美國新墨西哥州的沙漠里試爆成功。7月24日杜魯門在波茨坦會議當日會議結束之后裝作漫不經心的樣子向斯大林介紹說，美國研制了一種殺傷力很強的武器，可是他絕口不提“原子彈”這幾個字。出乎他的預料，斯大林似乎對杜魯門說的這一消息絲毫不感興趣，以至于丘吉爾私下對杜魯門說：蘇聯領導人根本“不理解”這一消息的“重大意義”。而事實上，恰恰是因為斯大林早在三天之前，就已經通過蘇聯情報部門獲悉了美國原子彈試爆成功的消息了。
1945年8月20日斯大林簽署了國防委員會第9887號決議，國防委員會成立了一個新的機構“特別委員會”全面領導原子能利用方面的一切工作，之后成立了一個執行機構——蘇聯人民委員會第一總局。大批的科研、設計、規劃、建筑和工業企業及機構從其他部委轉歸第一總局節制，庫爾恰托夫領導的原子能研究中心也從科學院轉歸第一總局領導，對外情報部門的科技局也聽命于第一總局調遣。
一直到1947年，第一批蘇聯本國產的鈾才從塔吉克蘇維埃社會主義共和國列寧納巴德化學原料開采加工公司運來。在原子能勞改營系統內，人們只知道這個公司叫做“665工程建筑公司”，鈾開采地點一直被保密到1990年，甚至在礦區干活的工人們都不知道有關鈾的任何情況。