曼哈顿计划是一个重要的特殊项目，完成了它才获得了制造核武器的资格。这项研究是解锁核装置并开始生产的前提，想要拥有原子弹这一步是必须的。要启动曼哈顿计划，需要先研究科技树中的核裂变。研究了核裂变之后，曼哈顿计划项目便会解锁。这个项目本身需要投入大量的生产力来完成，通常需要选择一个工业基础雄厚的城市，在项目列表中找到并持续运行它，积累足够的项目点数才能完成。完成了曼哈顿计划，并不意味着直接造出了核弹，而是解锁了制造核装置的资格。

此后便可以在城市中正式生产核装置也就是原子弹，生产核装置需要消耗铀资源，因此需要提前通过采矿等手段在地图上掌控至少一处铀矿，或者通过贸易从其他文明处获得铀。每完成一次制造核装置项目，就能获得一枚核弹头，可以重复执行以储备更多核武器。拥有了核武器在外交谈判中也拥有了更重的筹码，因为核威慑是真实存在的。核装置制造出来后，需要有合适的投放手段。最基本的投放方式是使用导弹发射井，军事工程师可以在地图上合适的位置建造导弹发射井，然后将核装置装载进去进行发射。

导弹发射井有其射程限制，因此在建造时需要考量部署的位置。此外轰炸机单位和核潜艇也可以携带并发射核武器，它们分别提供了空中和海上的机动打击能力，使用起来更加灵活。当一枚核装置被引爆时，其爆炸范围内的所有单位几乎都会被立即消灭，在该范围内工作的公民也会被消灭。爆炸范围内的所有改良设施和城区都会受到严重破坏，必须修复后才能重新使用。更重要的是爆炸会留下大面积的放射性沉降物，也就是核污染。

发射核弹会带来极高的厌战情绪惩罚，影响帝国的满意度。其次向其他文明发射核弹，尤其是向那些与自身并未处于战争状态的文明发射，会带来极其严重的好战性惩罚，几乎会激怒所有已知的文明。这可能会导致在外交上陷入孤立，甚至引发多方面的宣战。在按下发射按钮之前，必须权衡其带来的战略收益与外交及内政上的巨大风险。当文明发展到一定程度，解锁了核聚变科技后，还可以进一步推进常春藤行动项目，从而获得威力更强大的热核装置也就是氢弹。热核装置的爆炸范围更大，造成的污染持续时间也更长。