曼哈顿计划（英语：Manhattan Project，亦有译作曼哈顿工程或曼哈顿项目）是第二次世界大战期间美国陆军自1942年起，研究核武器计划的代号。

曼哈顿计划的负责人为美国物理学家罗伯特·奥本海默；整个计划的经费是20亿美元，此计划获得美国总统富兰克林·罗斯福的批准。 1941年12月7日，日本偷袭美国珍珠港，美国在此后不久正式成为第二次世界大战参战国。与此同时，美国国家科学院在以往研究成果的基础上递交的研制核武器申请得到了批准。

1942年夏，面对希特勒纳粹德国的重氢元素氘及氚产量令人忧惧地增长，美国国会秘密拨款共25亿美元，加紧开发核武器。美国陆军方面的计划主管莱斯里·葛罗夫将计划命名为曼哈顿计划。 主要在新墨西哥州沙漠地区洛斯阿拉莫斯附近的一处绝密研究中心进行，大批物理学家和技术人员参加了此一计划，高峰时期参加者人数逾10万人，研究中心的生活机能有如一个微型城市。在奥本海默的领导下，著名的科学家费米、玻尔、费曼、冯·诺伊曼、吴健雄等大师级物理学家皆在其内，某些参与计划的科学家在日后发起了美国科学家联合会。 1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的沙漠试爆成功，爆炸当量相当于21,000吨三硝基甲苯（TNT）。