研制原子弹的另一个技术难点是快速拼接两个铀半球。当两个铀半球相互接近时，会因为蓓蕾反应而相互弹开，而要引发连锁反应需要将它们在极短的时间内拼接在一起。美国投放在日本广岛的代号为“小男孩”的原子弹，采用了“枪式触发装置”，即用一把“枪”自动将子弹形状的铀射入中空的铀球内，以达到临界值，引发连锁反应，从而发挥原子弹的威力。投放在日本长崎代号为“胖子”的原子弹是一颗内爆弹，它的触发效率要比“枪式”触发效率高。主要诱发方法是将炸药包裹住中空的钚球，在引爆炸药的同时，使钚球在极短时间内迅速压缩体积，从而达到临界值，实现核爆。“内爆式触发”比“枪式触发”更加困难，而约翰·冯·诺依曼正是这种方法的发明者。
约翰·冯·诺依曼用自己丰富的知识和卓越的才能为原子弹的成功研制做出了不可磨灭的贡献。而他的博弈论思想也在战争中大放异彩。第二次世界大战期间，博弈论被用于制定军事策略方面。约翰·冯·诺依曼有一个学生名叫梅里尔·佛勒德。他对约翰·冯·诺依曼的博弈论十分感兴趣，在着手研究原子弹在日本的投放地点问题时，他遇到了一个两难的博弈问题：若让轰炸机轰炸日军的重要目标，日军一定会根据预测设法提前拦截，这有可能使轰炸任务无法成功。若轰炸目标不够重要，就不能起到威慑作用，日军势必会强烈反扑。最终，梅里尔·佛勒德利用博弈论的方法成功制定出可行性轰炸策略，这一策略可使美军轰炸机被日军击落的概率最小化。