Осенью 1944 года Советы получили первое из многих разведывательных донесений непосредственно из Лос-Аламоса. Шпионами, не замеченными армейской контрразведкой, были Клаус Фукс, немецкий физик с английским гражданством, и Тед Холл, не по годам развитый девятнадцатилетний выпускник гарвардского факультета физики. Холл прибыл в Лос-Аламос в конце января 1944 года, а Фукс — с группой английских ученых Рудольфа Пайерлса.

Фукс родился в 1911 году в семье немецких квакеров. Во время учебы в Лейпцигском университете он вступил в 1931 году в Социал-демократическую партию Германии. В этом же году его мать покончила жизнь самоубийством. В 1932 году встревоженный растущим политическим влиянием нацистов Фукс покинул социал-демократов и вступил в Коммунистическую партию, более активно выступавшую против Гитлера. За несколько лет его семья потеряла от рук нацистского режима нескольких своих членов. Брат бежал в Швейцарию, оставив в Германии жену и сына, которые потом умерли в концлагере. Отца посадили в тюрьму за «антигосударственную агитацию», а в 1936 году сестра Элизабет наложила на себя руки после того, как ее мужа арестовали и заточили в концлагерь. У Фукса имелись все основания ненавидеть нацистов.

В 1937 году, защитив докторскую диссертацию по физике в Бристоле, Фукс получил стипендию постдока для работы под началом бывшего учителя Оппенгеймера профессора Макса Борна, который в то время преподавал в Эдинбурге. После начала войны Фукса интернировали в Канаде, однако Борн добился его освобождения как «одного из двух или трех наиболее одаренных физиков молодого поколения». Его и несколько тысяч других немецких беженцев от нацизма выпустили на свободу в конце 1940 года. Фукс получил разрешение вернуться к работе в Англии. Хотя британское министерство внутренних дел знало о коммунистическом прошлом Фукса, весной 1941 года он уже работал с Пайерлсом и другими английскими учеными над сверхсекретным проектом «Трубные сплавы». В июне 1942 года Фукс получил гражданство Великобритании. К этому времени он уже начал передавать сведения об английском проекте бомбы Советскому Союзу.

Когда Фукс прибыл в Лос-Аламос, ни Оппенгеймер, ни кто-то еще не подозревали в нем советского шпиона. После ареста Фукса в 1950 году Оппи сообщил ФБР, что считал его христианским демократом, но никак не «политическим фанатиком». Бете хвалил Фукса как одного из лучших сотрудников своего отдела. «Если он был шпионом, — говорил Бете, — то прекрасно играл свою роль. Работал день и ночь. Он был холостяком, и других занятий у него не было. Его вклад в лос-аламосский проект достаточно велик». За год Фукс передал Советам подробную информацию о трудностях и преимуществах бомбы имплозивного типа по сравнению с пушечным методом. Он не подозревал, что переданные им сведения перепроверялись через еще одного сотрудника Лос-Аламоса.