L’idea di una bomba al plutonio non fu operò abbandonata. Per superare il problema dell’innesco a proiettile, il fisico Seth Neddermeyer escogitò l’idea di una bomba a implosione. Secondo Neddermeyer la massa supercritica di uranio sarebbe infatti stata raggiunta non per effetto di un urto tra due frammenti, come nella bomba a proiettile, ma grazie all’implosione generata da un guscio di uranio capace di comprimere una sfera sottocritica di plutonio, aumentandone la densità. L’effetto di una maggiore densità, infatti, è quello di portare una massa sottocritica a un valore di criticità superiore a uno e determinarne l’esplosione. L’aumento della densità diminuisce il cammino medio che i neutroni devono compiere per innescare una fissione all’interno del combustibile e quindi ne aumenta il fattore di criticità. Sarebbe quindi stata necessaria una massa di plutonio inferiore a quella da utilizzare in una bomba a proiettile, ciò che avrebbe anche ridotto la presenza dell’isotopo 240, per il quale la progettazione della bomba Thin Man era stata abbandonato.
La nuova bomba al plutonio venne chiamata “Fat Man”, dato che aveva una simmetria più simile a una sfera che non a un fucile, come per la Thin Man. Al progetto parteciparono molti scienziati alloggiati a Los Alamos, tra cui anche ragazzi molto giovani non sempre con formazione universitaria. Per studiare la geometria della bomba e la velocità di esplosione a Los Alamos ci furono molte detonazioni. A seguito della riorganizzazione dell’intero gruppo di persone coinvolte nel progetto Manhattan, si arrivò al risultato definitivo nel febbraio 1945. Il disegno della bomba prevedeva un ordigno di due tonnellate e mezza delle dimensioni di 1,37 m, costituito nella sua zona più interna da un nocciolo di plutonio di circa 4 cm di diametro forata per l’iniziatore, circondata da un guscio di uranio del diametro di circa 22 cm di diametro, racchiuso da un involucro di trentadue cariche esplosive che avrebbero concentrato l’onda d’urto sul guscio di uranio e sul nocciolo centrale.