pe urmele experimentului CP-1 de succes, au fost elaborate rapid planuri pentru construirea primelor Reactoare de producție (pentru producerea plutoniului care va fi utilizat în bomba atomică). Acestea au fost primele reactoare Hanford, Washington, care au fost moderate de grafit, alimentate cu uraniu natural, dispozitive răcite cu apă. Ca proiect de rezervă, a reactor de producție cu design răcit cu aer a fost construit la Oak Ridge, Tennessee. Când facilitățile Hanford s-au dovedit de succes, acest reactor a fost finalizat pentru a servi drept reactor X-10 la ceea ce este acum Laboratorul Național Oak Ridge. Primul reactor de cercetare cu combustibil îmbogățit a fost finalizat la Los Alamos, New Mexico, în 1944, pe măsură ce uraniul îmbogățit-235 a devenit disponibil în scopuri de cercetare. Toate aceste eforturi au culminat cu Trinity, primul test al unui dispozitiv exploziv atomic, care a avut loc la 16 iulie 1945, la Alamogordo, New Mexico.

chiar înainte de război, s-a recunoscut că apa grea era un excelent moderator de neutroni și putea fi folosită cu ușurință într-un proiect de reactor. În timpul Proiectului Manhattan, această posibilă caracteristică de proiectare a fost atribuită unei echipe canadiene de cercetare, deoarece instalațiile de producție a apei grele existau deja în Canada. La sfârșitul anului 1945, la scurt timp după sfârșitul războiului, proiectul Canadian a reușit să construiască un reactor de cercetare alimentat cu uraniu natural, moderat cu apă grea, așa-numitul ZEEP (grămadă experimentală cu energie Zero), la râul Chalk, Ontario.

Din cauza lipsei de informații despre tehnicile de separare a uraniului-235, primele eforturi britanice, care au avut loc după război, au fost centrate pe utilizarea uraniului natural ca combustibil. În 1947 GLEEP (Graphite Low Energy Experimental Pile), un reactor răcit cu aer cu un moderator de grafit și combustibil metalic de uraniu îmbrăcat în aluminiu, a fost construit și a devenit critic la Harwell, Berkshire, Anglia, generând 100 kilowați de energie termică. În anul următor, un reactor francez de putere similară, cunoscut sub numele de EL-1 (pentru „apă grea 1”) sau zo-uri (pentru „putere zero, oxid de uraniu, apă grea”), a fost construit la Ch Ektillon, lângă Paris. Reactorul francez a folosit și el uraniu neîmbogățit în combustibilul său.

în 1943, Uniunea Sovietică a început un program formal de cercetare pentru a crea o reacție de fisiune controlată, a explora separarea izotopilor și a investiga proiectele bombelor atomice. După război, programul a început să facă progrese semnificative către proiectarea unei arme de fisiune; în tandem, reactoarele au fost proiectate în scopul producerii de plutoniu de calitate pentru arme. Prima reacție în lanț Sovietică a avut loc la Moscova la sfârșitul anului 1946, folosind o grămadă experimentală de uraniu natural moderată de grafit cunoscută sub numele de F-1. Primul reactor de producție de plutoniu a devenit operațional la Complexul Chelyabinsk-40 din Munții Ural din Rusia în 1948.