Một trong những thành công vang dội song đầy tranh cãi của công nghệ Mỹ là việc khai thác năng lượng nguyên tử. Các khái niệm để có thể phá vỡ hạt nhân nguyên tử đã được các nhà khoa học nhiều nước thực hiện, song việc biến những ý tưởng này thành hiện thực hạt nhân nguyên tử lại là thành tựu của các nhà khoa học Mỹ vào thập kỷ 40 của thế kỷ 20.
Sau khi các nhà khoa học Đức bắn phá thành công hạt nhân urani năm 1938, An-be Anh-stanh, En-ri-cô-phéc-mi và Liô-Gi-lớt kết luận rằng phản ứng chuỗi hạt nhân hoàn toàn có thể thực hiên được. Trong bức thư gửi tổng thống Ru-rơ-ven Phờ- ranh- Klin, Anh-stanh cảnh báo rằng đột phá này cho phép làm những quả bom siêu mạnh. Lời cảnh báo của ông khuyến khích dự án Man-hát-tan. Cố gắng của Mỹ hướng tới là quốc gia đầu tiên chế tạo bom nguyên tử. Dự án này đem lại thành quả khi quả bom đầu tiên loại này nổ thành công ở bang Niu- Mê-xi-cô ngày 16 tháng 7 năm 1945.
Việc phát triển thành công bom nguyên tử và việc sử dụng nó để chống lại Nhật bản tháng 8 năm 1945 khởi đầu kỷ nguyên nguyên tử, một kỷ nguyên lo lắng đối với loại vũ khí huỷ diệt hàng loạt này và kéo dài qua cuộc chiến tranh lạnh tới những nỗ lực cát giảm ngày nay. Tuy nhiên Kỷ nguyên
nguyên tử cũng đánh dấu nỗ lực sử dụng năng lượng nguyên tử vào mục đích hoà bình như điện hạt nhân và y học hạt nhân.
Nhà máy điện hạt nhân đầu tiên mang tính thương mại bắt đầu hoạt động ở bang I-li-noi năm 1956. Vào thời điểm này, tương lai của năng lượng hạt nhân ở Hoa Kỳ có vẻ rất sáng sủa. Nhưng, những người chống đối phê phán độ an toàn của nhà máy điện hạt nhân và băn khoăn liệu liệu rác thải hạt nhân có đảm bảo an toàn. Vụ tai nạn năm 1979 trên hòn đảo rộng 3 dặm ở bang Pen-si-va-nia đã khiến nhiều người Mỹ chống lại việc sử dụng năng lượng hạt nhân. Chi phí xây dựng một nhà máy điện hạt nhân tăng cao, mặt khác các nguồn năng lượng tiết kiệm hơn bắt đẩu trở nên hấp dẫn hơn. Trong thập kỷ 70 và 80 của thế kỷ 20 dự án xây dựng thêm một số nhà máy điện hạt nhân bị bãi bỏ và tương lai của năng lượng hạt nhân ở Hoa kỳ trở nên mờ mịt hơn.
Cùng thời gian này các nhà khoa học Mỹ tiến hành các thí nghiệm sử dụng năng lượng tái sinh. Mặc dù việc sử dụng năng lượng mặt trời không thực sự tiết kiệm ở một số bang của Hoa Kỳ, hai tiến bộ về công nghệ gần đây làm cho việc sử dụng năng lương mặt trời có thể sử dụng với giá có thể chấp nhận được.
Năm 1944 Su-hen-gu-Gu-Ha, phó tổng giám đốc Liên hiệp hệ thống năng lượng mặt trời ở Troy bang Mi-chi-gân đã thuyết trình về lợi ích của năng lượng mặt trời và đưa ra một bức tranh về tế bào năng lượng mặt trời lắp trên mái của một toà nhà. Một kiến trúc sư trong ghế khán giả nói: “Nhưng trông xấu quá, ai muốn cái vật xấu xí đó trên ngôi nhà của mình?”. Nhận xét đó khiến Gu-Ha nghĩ cách làm cho thiết bị trông giồng như mái nhà thay vì lắp chọc thẳng lên trời.
Hai năm sau, cải tiến của Gu-Ha được dùng lắp đặt-Đó là tấm năng lượng mặt trời được gẳn trực tiếp lên mái nhà. Những tấm năng lượng này được chế tạo bằng thép không gỉ phủ bằng 9 lớp si li côn, một tấm giấy bán dẫn và nhựa bảo vệ. Thợ lợp mái nhà lắp các tấm lợp này như công việc bình thường của họ vậy họ chỉ phải khoan một lỗ trên mái để gắn những tấm chì tích điện. Tính trung bình, chỉ cần 1/3 diện tích mái nhà được phủ bằng tấm năng lượng mặt trời đã đủ cung cấp năng lượng điện khi trời nắng. Gu-Ha tin rằng các tấm năng lượng sẽ rất tiết kiệm ở một số vùng của Hoa Kỳ và nguồn năng lượng này càng trở nên có triển vọng hơn đối với Nhật Bản nơigiá năng lượng khá cao và chính phủ phải bao cấp việc sử dụng năng lượng mặt trời.
Một phát minh quan trọng khác về năng lượng mặt trời đem lại hiệu quả là việc xây dựng hai nhà máy năng lượng mặt trời và đưa vào hoạt động ở sa mạc Mo-gia-ve bang Ca-li-pho-nia năm 1996, cung cấp đủ điện cho 10.000 gia điình. Trên diện tích 38 héc ta, gần 2000 điểm đặt gương khổng lồ với đường kính 90 mét gọi là tháp năng lượng đốt nóng muối nấu chảy sau đó máy phát hơi nước để quay tua bin. Muối nấu chảy có thể tích năng lượng nhiệt tốt hơn nước. Những người đề xuất tin rằng cải tiến này có thể sản xuất
các nhà máy lớn vừa tiết kiệm vừa có tính khả thi ở những vùng có nhiều nắng và giá năng lượng hoá thạch cao.