การทิ้งระเบิดนิวเคลียร์ที่ฮิโรชิมะและนางาซากิ
สหรัฐอเมริกา อังกฤษและแคนาดา ได้ร่วมมือกันตั้งโครงการลับ "ทูบอัลลอยด์" และ "สถานีวิจัยคลาค รีเวอร์" เพื่อออกแบบและพัฒนาอาวุธนิวเคลียร์ลูกแรก ภายใต้โครงการที่เรียกว่า "โครงการแมนฮัตทัน" ภายใต้การค้นคว้าวิจัยของนักวิทยาศาสตร์ และนักฟิสิกส์อเมริกัน นาม เจ. โรเบิร์ต ระเบิดปรมาณูที่ใช้ถล่มเมืองฮิโรชิมะของญี่ปุ่น ที่ชื่อ "ลิตเติลบอย" นั้น ได้ใช้ ยูเรเนียม - 235, ลูกระเบิดลูกแรกถูกทดสอบที่ ทรีนิตี้, นิวเม็กซิโก ในวันที่ 16 กรกฎาคม 2488 ส่วนระเบิดที่ชื่อ “แฟตแมน” ซึ่งใช่ถล่มนางาซากินั้นใช้ พลูโตเนียม - 239
พลูโทเนียม
ธาตุลำดับที่ 94 สังเคราะห์ได้เป็นครั้งแรกในปี ค.ศ. 1940 โดยทีมของ เกลนน์ ที. ซีบอร์ก และ เอดวิน แมกมิลแลน ที่ห้องวิจัยในมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย เบิร์กลีย์โดยการระดมยิงยูเรเนียม-238 ด้วยดิวเทอรอน แมกมิลแลนตั้งชื่อธาตุนี้ตามดาวพลูโต และซีบอร์กเสนอสัญลักษณ์เป็น Pu ซึ่งเป็นเรื่องตลกเล็ก ๆ ต่อมามีการพบพลูโทเนียมในธรรมชาติ การค้นพบพลูโทเนียมถูกรักษาไว้เป็นความลับซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการแมนฮัตตันเพื่อพัฒนาระเบิดปรมาณูในระหว่างสงครามโลกครั้งที่สอง การทดลองอาวุธนิวเคลียร์ครั้งแรกคือ "ทรินนิที" (กรกฎาคม ค.ศ. 1945) และระเบิดปรมาณูที่นำไปใช้ทำลายเมืองในครั้งที่สอง (นะงะซะกิ ญี่ปุ่น สิงหาคม ค.ศ. 1945) คือ "แฟตแมน" ระเบิดทั้งสองใช้แกนเป็น Pu-239 นอกจากนี้ยังมีการทดลองผลของพลูโทเนียมต่อมนุษย์โดยไม่มีการแจ้งยินยอม และอุบัติเหตุมวลถึงระดับวิกฤต จนเป็นเหตุให้มีผู้เสียชีวิตนั้น เกิดขึ้นในระหว่างและหลังสงคราม การจัดการกับกากพลูโทเนียมจากโรงงานพลังงานนิวเคลียร์และอาวุธนิวเคลียร์ที่ถูกแยกส่วนทำลายซึ่งสร้างในระหว่างสงครามเย็นเป็นความกังวลหลักในเรื่องการเพิ่มขึ้นของนิวเคลียร์ สุขภาพ และสิ่งแวดล้อม แหล่งที่มาอื่น ๆ ของพลูโทเนียมในธรรมชาติคือฝุ่นรังสีนิวเคลียร์จากการทดลองนิวเคลียร์ทั้งบนดินและใต้ดินและอุบัติเหตุทางนิวเคลียร์