El Laboratorio Metalúrgico se creó como parte del Proyecto Metalúrgico, también conocido como Proyecto "Pila" o "X-10", dirigido por el profesor de Chicago Arthur H. Compton, galardonado con el Premio Nobel.
A su vez, éste formaba parte del Proyecto Manhattan, el esfuerzo de Estados Unidos para desarrollar la bomba atómica durante la Segunda Guerra Mundial.
El Laboratorio Metalúrgico fue dirigido sucesivamente por Richard L. Doan, Samuel K. Allison, Joyce C. Stearns y Farrington Daniels.
Entre los científicos que trabajaron allí se encontraban Enrico Fermi, James Franck, Eugene Wigner y Glenn Seaborg.
Poco después, el laboratorio trasladó el reactor Chicago Pile-1 a un lugar más alejado, en Argonne Forest, donde se utilizaron sus materiales originales para construir un reactor Chicago Pile-2 mejorado que se emplearía en nuevas investigaciones sobre los productos de la fisión nuclear.
Fue el primer reactor del mundo que utilizó agua pesada como moderador de neutrones.
El Laboratorio Metalúrgico también diseñó el Reactor de grafito X-10 en la Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee, y el Reactor B en la Hanford Engineer Works en el estado de Washington.
[4] El resultado fue el apoyo del gobierno estadounidense a la investigación de la fisión nuclear.
[6] Niels Bohr y John Wheeler teorizaron que los isótopos pesados con número atómico impar, como el plutonio-239, eran fisibles.
[14] La vivienda era más fácil de conseguir, y una ciudad del interior era menos vulnerable a los ataques enemigos.
[19]{[20] A pesar de los buenos salarios que se ofrecían, la contratación fue difícil.
[19] Aunque Doan fue un administrador capaz, tuvo dificultades para ser aceptado como jefe del laboratorio, ya que no era académico.
[23] Inicialmente había tres grupos de física, dirigidos por Allison, Fermi y Martin D. Whitaker.
Más tarde le sucedió Herbert McCoy, y después James Franck.
El grupo sanitario ocupó espacio en el Edificio de Anatomía, la Casa Drexel, el Hospital Billings y el Laboratorio Killis, y las oficinas administrativas se instalaron en el edificio Eckhart Hall.
Stone and Webster comenzaron las obras en septiembre de 1942 y se terminaron en diciembre.
[32] Compton seleccionó un emplazamiento en Red Gate Woods, en Argonne Forest, parte del Distrito de Conservación Forestal del Condado de Cook (Illinois), aproximadamente a 20 millas (32,2 km) al suroeste del centro de Chicago, denominado Sitio o Emplazamiento A.
[33] Compton nombró a Fermi primer director del Laboratorio Argonne.