Emil Julius Klaus Fuchs), участник английского атомного проекта, входивший в рабочую группу M.A.U.D. («Military Application of Uranium Detonation»), член Компартии Германии, эмигрировавший в Англию в 1933 году. Работы группы M.A.U.D. завершились созданием организации «Тьюб Эллойс», которой было поручено создание первой в мире атомной бомбы. С Кремером Клауса Фукса познакомил выдающийся советский разведчик и учёный Юрген Кучински (оперативные псевдонимы Каро Пит), один из руководителей Коммунистической партии Германии, старший брат легендарной разведчицы Урсулы Кучински (оперативный псевдоним Соня), она же Рут Вернер (Ruth Werner). Юрген Кучински (Jürgen Kuczynski) был руководителем группы немецких коммунистов в Англии, в последующем соучредитель культурного союза Национального комитета «Свободная Германия». Историк военной разведки Владимир Лота отмечает, что Кремер провёл четыре встречи с Фуксом и получил от него данные, благодаря которым было выявлено отставание СССР и США от Англии в создании атомной бомбы.
Почти в то же самое время в атомную гонку включилась и внешняя разведка НКВД. Сотрудник лондонской резидентуры Владимир Борисович Барковский (оперативный псевдоним Дэн) отправил в Москву двумя частями — 25 сентября и 3 октября 1941 года — секретный доклад группы M.A.U.D. премьер-министру Черчиллю от 16 сентября 1941 года. В докладе объёмом в 60 страниц речь шла о создании в течение двух лет нового оружия чудовищной мощности на основе ядерной энергии, высвобождающейся в результате цепной реакции деления тяжёлых ядер урана, а также содержались сведения о конструкции атомной бомбы и способах производства урана-235, о привлечении к этой работе британских научных и промышленных центров. Дэн получил этот доклад от агента Гомер, которым был член «Кембриджской пятёрки» Дональд Маклейн (Donald Duart Maclean), высокопоставленный сотрудник Форин-офис и куратор совместного англо-американского комитета по ядерным исследованиям. В марте 1942 года нарком внутренних дел Берия доложил Сталину о реальности ведущихся в Англии разработок в области создания ядерного оружия, предложив ознакомить видных ученых с материалами разведки. После того как ученые подтвердили выводы разведчиков, 28 сентября 1942 года, то есть в самый драматический момент битвы на Кавказе и на Волге, Сталин утвердил историческое распоряжение ГКО № 2352сс «Об организации работ по урану», в котором Академии наук СССР предписывалось возобновить прерванные войной «работы по исследованию осуществимости использования атомной энергии путем расщепления ядра урана и представить Государственному комитету обороны к 1 апреля 1943 года доклад о возможности создания урановой бомбы».
Так родился Атомный проект — вершина советского могущества, результат коллективного созидания разведчиков, учёных, геологов, металлургов, химиков, строителей и всего советского народа. Все наши нынешние притязания и амбиции не стоили бы и ломаного гроша, если бы у нас не было ядерного оружия — это единственный весомый аргумент и гарант мира, позволяющий россиянам уверенно смотреть в будущее. Но даже сегодня «благодарные» потомки стыдливо замалчивают имя того, благодаря кому в конечном итоге и состоялась русская цивилизация — имя Лаврентия Павловича Берии.
Постановлением ГКО № 2615с от 8 декабря 1942 года Берия был назначен членом Оперативного бюро ГКО. Этим же постановлением на него были дополнительно возложены обязанности по контролю и наблюдению за работой наркомата угольной промышленности и наркомата путей сообщения.
12 апреля 1943 года вице-президент Академии наук СССР Александр Александрович Байков подписывает секретное постановление № 121 о создании лаборатории № 2, основной задачей которой являлось создание ядерного оружия.
Распоряжением по Академии наук СССР № 122 от 10 марта 1943 года начальником лаборатории был назначен Игорь Васильевич Курчатов. Куратором же со стороны правительства назначался заместитель председателя СНК СССР, нарком химической промышленности Михаил Георгиевич Первухин. Однако вскоре стало ясно, что для решения поставленных задач потребуются координация деятельности научно-технической разведки, создание минерально-сырьевой базы урановой промышленности, строительство промышленных объектов в отдалённых регионах. В условиях военного времени такими возможностями располагал только Лаврентий Павлович Берия — член ГКО и народный комиссар внутренних дел, который постепенно начинает забирать руководство Атомным проектом в свои руки.
Распоряжением ГКО № 3937сс от 16 августа 1943 года перед Наркоматом цветной металлургии и Комитетом по делам геологии была поставлена задача получения в СССР в 1944 году не менее 100 тонн урана. Для этого во Всесоюзном институте минерального сырья (ВИМС) создавался специальный сектор № 6 по урану, научным руководителем которого стал основоположник советской урановой геологии, академик Дмитрий Иванович Щербаков.
Указом Президиума Верховного Совета СССР от 30 сентября 1943 года Лаврентий Павлович Берия «за особые заслуги в области усиления производства вооружения и боеприпасов в трудных условиях военного времени» был удостоен звания Героя Социалистического Труда.
В феврале 1944 года в кабинете Берии на Лубянке состоялось первое совместное совещание руководителей военной разведки и внешней разведки по атомной тематике, на котором присутствовали все главные участники «атомного шпионажа»: начальник ГРУ, генерал-лейтенант Иван Иванович Ильичев, начальник 1‑го управления (внешняя разведка) НКГБ СССР, комиссар госбезопасности 3‑го ранга Павел Михайлович Фитин, начальник 3‑го (транспортного) управления НКГБ СССР, комиссар госбезопасности 3‑го ранга Соломон Рафаилович Мильштейн и разработчик агентурной операции «Энормоз» по проникновению в американские атомные секреты, начальник 3‑го отдела (Англия, США и научно-техническая разведка) 1‑го управления НКГБ СССР комиссар госбезопасности Гайк Бадалович Овакимян.
16 мая 1944 года Сталин переводит Берию из «рядового» члена ГКО в ранг своего заместителя, курирующего в числе других проблем и Атомный проект. Одновременно Берия становится председателем Оперативного бюро ГКО. В задачи Оперативного бюро входили, в частности, контроль и наблюдение за работой всех наркоматов оборонной промышленности, железнодорожного и водного транспорта, чёрной и цветной металлургии, угольной, нефтяной, химической, резиновой, бумажно-целлюлозной, электротехнической промышленности и электростанций. Соответственно, с мая 1944 года все научные, производственные, социально-бытовые и другие вопросы, связанные с созданием атомной бомбы, решались только с санкции и при участии Берия.
С этого момента деятельность всех участников Атомного проекта стала приобретать более чёткий и организованный характер. С первых же дней Берия ввёл жёсткий принцип: каждый работник занимается только своим делом. Выполнение служебных обязанностей каждым сотрудником, начиная с академика Курчатова, бралось под постоянный контроль. Принимались все необходимые меры по усилению контрразведывательной работы, защите информации, использованию спецтехники для прослушивания разговоров учёных на работе и дома.
Курчатов, оценив преимущества нового руководства, срочно направил Берии доклад «О неудовлетворительном состоянии работ по проблеме», где поставил вопрос о кардинальном увеличении производства урана. Берия, тщательно изучив проблему, вынес её на рассмотрение ГКО, который постановлением от 3 декабря 1944 года № 7069сс «О неотложных мерах по обеспечению развертывания работ, проводимых лабораторией № 2 Академии наук СССР» передал Атомный проект в НКВД СССР под личную ответственность заместителя наркома, комиссара госбезопасности 3‑го ранга Авраамия Павловича Завенягина — в 1930 году первого ректора Московского института стали и сплавов (МИСиС), в 1933–1937 годах — директора Магнитогорского металлургического комбината, с 1938 года — начальника строительства Норильского горно-металлургического комбината (Норильлаг). С марта 1941 года Завенягин осуществлял общее руководство всеми промышленно-строительными структурами НКВД: Главным управлением лагерей горно-металлургических предприятий, Главным управлением лагерей гидростроя (Главгидрострой), Главным управлением лагерей промышленного строительства (Главпромстрой), «Дальстроем» и другими структурами.
8 декабря 1944 года вышло постановление ГКО № 7102сс/ов «О мероприятиях по обеспечению развития добычи и переработки урановых руд». В нём предусматривалось возложить на НКВД СССР: разведку и эксплуатацию урановых месторождений; добычу и переработку урановых руд; строительство и эксплуатацию рудников, обогатительных фабрик и заводов по переработке урановых руд и концентратов; разработку (совместно с Лабораторией № 2 АН СССР) технологии наиболее рационального передела урановых руд на химические соединения и технологии получения из них металлического урана.
Для решения этих задач приказом НКВД СССР от 6 января 1945 года в составе Главного управления лагерей горно-металлургических предприятий НКВД СССР было образовано Спецметуправление (разведка, добыча и переработка урана) НКВД СССР, начальником которого приказом НКВД СССР от 12 марта 1945 года был назначен первый заместитель начальника «Дальстроя» комиссар госбезопасности Сергей Егорович Егоров. Приказом НКВД СССР от 28 июня 1945 года Спецметуправление было переименовано в Д. у. НКВД СССР (9‑е управление). На основании этого же постановления ГКО СССР в системе Д. у. НКВД СССР был создан НИИ по урану (Институт специальных металлов (Инспецмет) НКВД) для изучения сырьевых ресурсов урана и разработки методов добычи и переработки урановых руд на урановые соединения и металлический уран (с 28 июня 1945 года НИИ-9 НКВД СССР, ныне Всеросийский НИИ неорганических материалов им. А.А. Бочвара (ВНИИНМ)).
Переработка урановой руды велась с 1943 года на Табошарском заводе «В» Главного управления редких металлов. Именно там, в горах Кара-Мазар, у посёлка Табошар в Таджикистане, в 1925 году при составлении геологической карты Карамазарского рудного района геолог Сергей Фёдорович Машковцев, обследуя старые рудники, открыл крупнейшее в Средней Азии месторождение урановых руд. В 1941 году в посёлок Табошар из Одессы был эвакуирован завод, в составе которого имелись гидрометаллургический цех (завод № 4) и одесский филиал Гиредмета Наркомцветмета СССР.