Bên cạnh việc phát triển bom nguyên tử, Dự án Manhattan cũng chịu trách nhiệm thu thập tin tình báo về các chương trình phát triển hạt nhân của phe Trục. Về chương trình nguyên tử của Nhật, người ta tin rằng Nhật không có mấy tiến bộ lắm vì không có khả năng tiếp cận các mỏ urani, nhưng về phần Đức ban đầu Hoa Kỳ lo sợ Đức đã rất gần với việc chế tạo vũ khí nguyên tử của riêng mình. Dưới sự hối thúc của dự án Manhattan, một chiến dịch ném bom và phá hoại được tiến hành nhắm vào các nhà máy nước nặng ở Na Uy bị Đức chiếm đóng.[244] Một điệp vụ nhỏ được tạo ra, kết hợp lực lượng của Văn phòng Tình báo Hải quân, OSRD, Dự án Manhattan và Tình báo Lục quân (G-2) để điều tra sự phát triển khoa học của đối phương. Nó không chỉ hạn chế trong các hoạt động liên quan tới vũ khí hạt nhân.[245] Tư lệnh Tình báo Lục quân, Thiếu tướng George V. Strong, bổ nhiệm Boris Pash chỉ huy đơn vị[246] này, lấy mật danh là "Alsos", một từ Hy Lạp để chỉ "bụi cây".[247]

Điệp vụ Alsos được triển khai tại Ý đã thẩm vấn nhân viên của phòng thí nghiệm vật lý ở Đại học Roma sau khi quân Đồng minh chiếm thành phố này tháng 6 năm 1944.[248] Trong khi đó Pash lập nên một đơn vị hỗn hợp Mỹ-Anh ở Luân Đôn dưới quyền chỉ huy của Đại úy Horace K. Calvert để tham gia vào Chiến dịch Overlord.[249] Groves xét thấy nguy cơ người Đức có thể bẻ gãy cuộc đổ bộ Normandie bằng chất độc phóng xạ đủ để cần phải cảnh báo Đại tướng Dwight D. Eisenhower và gửi một sĩ quan tới giao hồ sơ cho tham mưu của Eisenhower, Trung tướng Walter Bedell Smith.[250] Dưới mật danh Chiến dịch Peppermint, các thiết bị chống vũ khí phóng xạ được chuẩn bị và các đội chống vũ khi hóa học được huấn luyện để đề phòng tình huống trên.[251]

Theo sau quân đội Đồng minh đang thắng thế, Pash và Calvert phỏng vấn Frédéric Joliot-Curie về hoạt động của các nhà khoa học Đức. Họ nói với các viên chức tại công ty khai thác mỏ tại Công thuộc Bỉ về lượng urani đã chuyển tới Đức. Họ lần dấu vết của 68 tấn quặng ở Bỉ và 30 tấn ở Pháp. Việc thẩm vấn các tù nhân Đức sau đó chỉ ra rằng urani và thorium được xử lý ở Oranienburg, 20 dặm về phía bắc Berlin, nên Groves đã sắp xếp cho quân đội ném bom vị trí này ngày 15 tháng 3 năm 1945.[252]

Một đội Alsos được gửi tới Stassfurt thuộc vùng quân quản của Liên Xô và thu được 11 tấn quặng từ công ty WIFO của Quốc xã.[253] Tháng 4 năm 1945, Pash chỉ huy một lực lượng hỗn hợp gọi là T-Force, tiến hành Chiến dịch Harborage, một đợt biệt kích phía sau lưng đối phương ở các thành phố Hechingen, Bisingen và Haigerloch nơi là trái tim của các cơ sở hạt nhân Đức. T-Force đánh úp các phòng thí nghiệm hạt nhân, thu giữ tài liệu, thiết bị và các nguồn cung cấp, bao gồm cả nước nặng và 1.5 tấn urani kim loại.[254][255]

Các đội Alsos cũng tìm cách thu thập các nhà khoa học Đức bao gồm Kurt Diebner, Otto Hahn, Walther Gerlach, Werner Heisenberg và Carl Friedrich von Weizsäcker, những người bị đưa tới Anh nơi họ bị giam giữ tại Farm Hall, một ngôi nhà đặt máy nghe lén ở Godmanchester. Các thông tin trao đổi giữa các nhà khoa học Đức tại đây được lưu trữ và phân loại. Sau khi những quả bom phát nổ ở Nhật Bản, người Đức buộc phải đối mặt với sự thật rằng Đồng minh đã làm được điều họ chưa thể làm.[256]