在二戰末期，日本高層意識到原子彈可能會改變其戰事中現有的不利地位，陸軍和海軍在認識到這個問題重要性與迫切性後，均做出相應部署，制定出戰略目標，並鋪設研發體制。日本原子彈開發計劃可以按照陸軍和海軍兩個方面分成以下幾個階段：
其中陸軍方面的第一階段為軍部組織的預備調查期。1939年，日本物理學家仁科芳雄就提出核裂變現象極有可能會被運用於到未來的軍事作戰中，但其觀點當時並未受到重視。1940年，日本陸軍航空技術研究所所長安田武雄中將命令部下鈴木辰三郎中佐開始研究製造原子彈的可能性。在東京帝國大學物理學教授岐峨根遼吉的指導下，鈴木提交了以“原子彈製造的可能”的研究報告。
到了1941年5月，時任理化學研究所所長的大河內正敏提交了“鈾炸彈製造的可能性”的報告。一個月後，仁科芳雄也開始著手進行原子彈製造的可行性分析。
1941年5月，在看到仁科芳雄關於核物理的可行性研究報告後，東條英機便指示陸軍將金、材料、人力都優先發放到負責原子彈研製的東京物化所。並指派仁科芳雄作為帶頭人開始進行原子彈的研究。陸軍的原子彈研製計劃正式啟動。
第二階段為1942年底至1945年4月，在陸軍的主導下，東京帝大實施“4`計劃”研究。1943年，陸軍將獲勝的希望寄託在原子彈上，希望以此挽救日軍在太平洋戰爭中節節敗退的現實。同年，仁科芳雄及其研究團隊研究認為理論上研製原子彈可行。時任首相的東條英機在得知該消息後，命令其團隊加緊製造原子彈，並用仁科芳雄名字羅馬字母第一個音節“Ni”來命名這個陸軍高度機密的原子彈研製計劃，稱為“匯計劃”。
而在陸軍開展原子彈研究的同時，日本海軍也展開了核物理的研究工作。
海軍的第一階段研究從1942年7月至1943年3月，這一階段由海軍主導的專家委員會開始進行“B研究”計劃，該計劃用來論證製造原子彈的現實可行性。
海軍部認為，美國在一些猶太科學家的幫助下，核物理方面己取得飛躍性的進展。而日本海軍正在為艦船和大型機械找尋替代石油的穩定且可靠的動力，而核分裂恰好能提供巨大的能量。基於此，海軍把核物理研究也作為一項重要任務。
太平洋戰爭形勢從1942年日本中途島戰敗後便開始扭轉，使日本海軍主力遭受重創，戰局也對日本越發不利。日本海軍也由戰略進攻轉變為戰略防守的態勢，不得己暫時放棄了其遵循多年的南進戰略。海軍寄希望於威力巨大的原子彈是為了抵抗美軍，從而扭轉日本不利的局面。因此，海軍研發核武器也提上了日程。
日本帝國海軍技術研究所為討論原子彈研製問題，於1942年7月8日首次召開核物理應用研究委員會成員會議。而從1942年7月到1943年3月這半年期間，委員會又先後召開了10次有關核物理的討論會。委員會最終的結論是研製原子彈可能成功，但是有三大障礙：1.預計製造一顆原子彈需要消耗日本全年發電量的1/10和全國銅產量的1/2，用以從數百噸鈾礦石中分離出足夠的鈾235。
2.大概需要十年才能成功。
3. 工業強大的美國和德國，都尚未有多餘能力可以及時生產出原子彈用於戰爭，日本就更不可能。於是，在1943年3月日本海軍宣佈解散該委員會。
但是日本萬萬想不到的是，美國隱藏了自己的曼哈頓計劃，最終使用原子彈進行了致命一擊。
【1】華丹.試論日本防衛大學的育人特色及其鏡鑑
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