Для непосредственного руководства проектом были учреждены еще две организации. Первое Главное управление при Совете народных комиссаров отвечало за проектирование и строительство шахт, промышленных предприятий и исследовательских организаций атомной промышленности. Во главе управления встал Ванников, а Завенягин, Первухин и несколько других руководителей были его заместителями. В составе Первого Главного управления был учрежден Научно-технический совет (иногда называемый Техническим советом), его тоже возглавлял Ванников, а Первухин, Завенягин и Курчатов были назначены его заместителями.

Лаврентий Берия осуществлял свою работу не только через эти организации. Он имел своих представителей, известных как «уполномоченные Совета народных комиссаров», на каждом предприятии и в каждом научном учреждении, связанном с атомным проектом. Они сообщали Берии обо всем происходящем. Некоторые из них помогали директорам предприятий; присутствие других таило скрытую угрозу.

В расширенный урановый проект вливался поток не только офицеров НКВД, но и руководителей промышленности. Ванников, Завенягин и Первухин были весьма компетентными людьми. Подобно другим начальникам, привлеченным к проекту, они играли главную роль в превращении Советского Союза в индустриальную державу. В 1930-е годы они служили политике, лозунгом которой было «Догнать и перегнать Запад». Теперь перед ними стояла, казалось бы, такая же задача, но она была невероятно трудна.

Борис Ванников находился в смятении от возложенной на него ответственности. Он должен был организовать совершенно новую отрасль промышленности, опираясь на то, что говорили ему ученые, хотя он и не понимал, что они говорили. В начале сентября 1945 года он сказал Василию Емельянову, которого только что просил стать его заместителем в Первом Главном управлении:

Вчера сидел с физиками и радиохимиками из Радиевого института. Пока мы говорим на разных языках. Даже точнее, они говорят, а я только глазами моргаю: слова будто бы и русские, но слышу я их впервые, не мой лексикон. <…> Мы, инженеры, привыкли всё руками потрогать и своими глазами увидеть, в крайнем случае микроскоп поможет. Но здесь и он бессилен. Атом все равно не разглядишь, а тем более то, что внутри него спрятано. А ведь мы должны на основе этого невидимого и неощутимого заводские агрегаты построить, промышленное производство организовать.

Игорю Курчатову пришлось срочно организовать семинары, в задачи которых входило объяснение существа атомных проблем руководителям промышленности. На одном из таких семинаров Исаак Кикоин сделал доклад о разделении изотопов. Когда он закончил, Вячеслав Малышев, один из руководителей промышленности, обернулся к Емельянову и спросил: «Ты что-нибудь понял?» Емельянов шепнул ему, что понял мало, после чего Малышев вздохнул и признался, что он практически ничего не понял. Курчатов догадался об этом и начал задавать Кикоину вопросы таким образом, чтобы ответы на них были понятны руководителям промышленности.

«Манхэттенский проект» завершился успехом, и у Советского Союза была обширная информация о нем. На советские технические решения существенно повлияло то, что сделали американцы. Об этом свидетельствует выбор методов разделения изотопов, но еще в большей степени – конструкция первой советской атомной бомбы. В июне 1945 года Клаус Фукс передал подробности о плутониевой бомбе типа «Толстяк»: перечень компонентов и материалов, из которых она была сделана, все важнейшие размеры и набросок конструкции. Дополнительную информацию он передал в сентябре, а 18 октября Меркулов послал Берии пакет документации, в которой детально описывалась бомба.