1896 אנטואן אנרי בקרל חוקר, בעקבות וילהלם רנטגן, חומרים קורנים - ומגלה את הרדיואקטיביות במלח אורניום.
1898 פייר ומארי קירי מגלים את הראדיום ואת הפולוניום.
1905 אלברט איינשטיין הוגה ומפרסם את תורת היחסות הפרטית. המאמר הראשון: "על האלקטרודינמיקה של גופים נעים". במאמר אחר שהתפרסם באותה שנה, קבע את עקרון שוויון המאסה והאנרגיה, בנוסחה הפיסיקלית המפורסמת בכל הזמנים. המשמעות: מעט חומר שווה להרבה מאוד אנרגיה.
1909 ארנסט רתרפורד "מפגיז" יריעות זהב בקרינת אלפא שמקורה בראדיום, ומגלה שהאטום בנוי מגרעין ומאלקטרונים הנעים סביבו.
1920 רתרפורד מציע "ניחוש", שלפיו גרעין האטום כולל, מלבד פרוטונים, גם חלקיקים מאסיביים נטולי מטען חשמלי - ניטרונים.
1932 בתם של בני הזוג קירי, אירן קירי ובעלה, פייר ז'וליו, מגלים שאלומת חלקיקים לא ידועים, עשויה לחלץ פרוטונים מגרעינים של אטומים שונים. הם סבורים שהאלומה שהשתמשו בה היא אלומה של קרינת גאמה. אבל ג'יימס צ'דוויק הראה ש"ככל הנראה מדובר באלומה של ניטרונים, שעליהם דיבר רתרפורד".
באותו זמן, פחות או יותר, ארנסט אורלנדו לורנס ממציא את הציקלוטרון ומבקע באמצעותו את אטום הליתיום.
1933 ליאו סילארד מפתח, תוך כדי טיול רגלי ברחובות לונדון, את רעיון תגובת השרשרת: ניטרון המבקע אטום, שבתהליך התבקעותו משחרר שני ניטרונים, המבקעים שני אטומים שמשחררים ארבעה ניטרונים, וכך הלאה.
1934 אנריקו פרמי מגלה ש"הפצצת" יסודות שונים בניטרונים, יעילה יותר בהשגת איזוטופים רדיואקטיביים, מ"הפצצה" בחלקיקי אלפה. שבועות אחדים לאחר מכן הוא משכלל את המערכת בהחליפו את לוחות העופרת שבין היסודות, בפרפין. רישום במחברת המעבדה שלו מאותו יום: "מונה גייגר יצא מדעתו".
1938 אוטו האן ופריץ שטרסמן "מפציצים" תמיסה של חנקת האורניום בניטרונים אטיים, מבקעים את גרעין האורניום ומקבלים גרעיני באריום וקריפטון.
ליזה מייטנר ואוטו פריש מחשבים ומוצאים שגרעין אחד של אורניום- 235 המבוקע לפי שיטתם של האן ושטרסמן, משחרר אנרגיה בשיעור של 200 מיליון אלקטרון-וולט. "מספיק כדי להקפיץ גרגר חול ממקומו".
סילארד "מפציץ" בניטרונים תחמוצת אורניום, ומוצא כי על כל ניטרון שנבלע, משתחררים שני ניטרונים. יש תגובת שרשרת. אחרי הניסוי, פגש הפיסיקאי בידידיו ובישר להם: "צרות צרורות צפויות לעולמנו".
1939 איינשטיין כותב לנשיא ארה"ב, רוזוולט: "אדוני, ממחקרים שבוצעו באחרונה, נראה שהיסוד אורניום יכול לשמש מקור אנרגיה חשוב. ייתכן בהחלט שאפשר יהיה לבנות ממנו פצצות בעלות עוצמה אדירה".
1941 לורנס מפריד את האיזוטופ הבקיע אורניום 235 מתוך גוש של אורניום טבעי המכיל בעיקר אורניום-238 שאינו מתאים לשמש "חומר נפץ גרעיני".
תעשיית הפרדת האיזוטופים באוקרידג', טנסי, יוצאת לדרך.
1942 יוני. נפתח "פרויקט מנהטן".
2 בדצמבר. במגרש סקווש, מתחת ליציעים של אצטדיון פוטבול נטוש בדרום שיקגו, מקים אנריקו פרמי "ערימה" של 347 טון לבני גרפיט, שביניהן הונחו 36,265 ק"ג תחמוצת אורניום ו-5,580 ק"ג אורניום, ובמרכזם מוטות קדמיום סופגי ניטרונים. כשמוצאים המוטות מהערימה, יוצאת תגובת השרשרת הגרעינית לדרכה.
בשעה 14:00 הוצאו המוטות בולעי הניטרונים. בשעה 15:49 הגיע הכור הגרעיני הראשון בעולם, למצב קריטי.
1944 הסופר קליב קרטמיל מפרסם את הסיפור "דד-ליין" בכתב-העת למדע בדיוני "אסטאונדינג". הסיפור מתאר ברמה טובה של פירוט, פרויקט לפיתוח פצצה אטומית, על כל מאפייניו הטכנולוגיים. סוכני האף-בי-איי פשטו על מערכת "אסטאונדינג", החרימו מסמכים וחקרו את קרטמיל. העורך, ג'ון קמפבל, עמל קשות לשכנעם שמקור המידע הכלול בסיפורו של קרטמיל, הוא ספרות מדעית גלויה. אחרי כן אמר קמפבל ש"נסגר הפער שבין המדע למדע-הבדיוני".
1945 16 ביולי. הפיצוץ הגרעיני הניסיוני הראשון. סמוך לאלאמוגורדו, ניו-מקסיקו. 18.6 קילוטון. פצצת הפלוטוניום שמשקלה שני טון, הוצבה בראש מגדל שגובהו 33 מטרים, כדי להקטין את סחף החול שיגרום הפיצוץ. שם הצופן של הניסוי היה "טריניטי" - השילוש הקדוש. הפיסיקאי איזידור רבי כתב ביומנו: "דבר חדש נולד. אמצעי שליטה חדש".
6 באוגוסט. פצצת האורניום-235 "ילד קטן" הוטלה על הירושימה. מטוס בודד מסוג בי-6 ("אנולה ג'י") נדרש לשם כך. 78,150 הרוגים. 16,699 פצועים קשה. 44,979 פצועים קל. מספר לא ידוע של פגיעות תורשתיות.
9 באוגוסט. פצצת הפלוטוניום-239 "איש שמן" הוטלה על נגאסאקי. 40,000 הרוגים. 25,000 פצועים. מספר לא ידוע של פגיעות תורשתיות.
1946 האמריקנים מבצעים שני פיצוצי ניסיון גרעיניים-ימיים ראשונים באי ביקיני, באוקיינוס השקט. פצצה אחת פוצצה מעל לפני המים. השנייה - בעומק הים. התוצאות נשמרות בסוד עד היום.
1949 ספטמבר. הנשיא טרומן מודיע שהרוסים פוצצו מתקן גרעיני ניסיוני ראשון. החל מרוץ החימוש הגרעיני.
1952 האמריקנים מפוצצים את פצצת המימן הראשונה מעל אי-אלמוגים באוקיינוס השקט. עוצמתה שווה ל-10 מגה-טון חומר נפץ מסוג טנ"ט.
1953 בשיפינגפורט, פנסילבניה, מוקמת תחנת הכוח הגרעינית הראשונה.
1953 הצי האמריקני משיק את הצוללת הגרעינית הראשונה, "נאוטילוס". הכור הגרעיני המניע אותה מבוסס על אורניום-235.
1955 הסובייטים מבצעים פיצוץ ניסיוני ראשון של פצצת מימן.
1957 הסובייטים מנסים בהצלחה טיל בין-יבשתי ראשון. לאמריקנים יש באותה עת מפציצים בלבד.
1958 בכנס בז'נבה מתברר שנשק גרעיני מצוי בידי כל המעצמות (ארה"ב, בריה"מ, צרפת ובריטניה).
בישראל הוחל בבניית המרכז למחקר גרעיני בנחל שורק.
1964 בישראל מוקמת הקריה למחקר גרעיני בקרבת דימונה.
