东条英机审阅了仁科的报告后，马上指示空军司令部总务课长华岛，凡是计划所需的资金、材料、人力都要优先拨放。帝国空军司令部以仁科报告为基础批准了一个秘密计划，代号为“仁方案”。它是以负责人仁科芳雄的名字第一个音节命名的。
仁科芳雄对总务课长华岛说：“人，我们已经有了，主要困难是铀，希望军队帮助我们搞到铀。”从1943年夏季起，华岛派了一批又一批人跑遍了日本列岛和朝鲜半岛各个著名的矿产地，带回了各种矿石标本，但都不含铀，而“仁方案”迫切需要氧化铀用来实验。于是，日本决定向德国求助。1943年年末，德国派一艘潜艇运送一吨铀矿石前往日本，结果由于情报外泄，潜艇被埋伏在马六甲海峡的美军击沉。此后，德国在苏德战场连连失利，已是自身难保，再也无暇顾及日本了。
美军大规模轰炸东京，最终使日本“仁方案”胎死腹中
由于多种条件的制约，“仁方案”从开始执行到1944年7月东条内阁垮台，一直处于实验室研究阶段。随着战局的恶化，原子弹的研究也更加紧张地进行。此时，“仁方案”组开始了分离铀同位素的试验。直到1945年年初，“仁方案”组先后进行了6次铀的分离试验，但结果都以失败告终。
1945年的春天，盟军在战场已经取得绝对的优势。美军的远程轰炸机b-29开始袭击日本城市。此时，“仁方案”组正抓紧时间工作。分离铀235的试验渐渐出现成功的迹象。“仁方案”组许多成员都欣喜若狂，但仁科芳雄并不乐观。他很清楚，为了得到一枚原子弹所需的铀，需要庞大的技术设备和足够的铀矿石。这一切随着日本战局的恶化已经很难实现。
4月13日，美空军大规模轰炸东京。航空技术研究所49号楼被炸毁，里面的“仁方案”实验室和铀同位素分离器自然也不能幸免。至此，“仁方案”组已经无法继续研究。
日本认为美国不会研制出原子弹，叫嚣只要能研制出核弹就可以把美军赶下大海
7月22日，“仁方案”组里的几位物理学家与海军代表举行会议。这些科学家向海军将领说：“从理论上，制造原子弹是可能的，但根据各方面的情况，要想在当前的这场战争中使用原子弹，谁也办不到。”具有讽刺意味的是，此前的7月16日，美国的原子弹已经试爆成功，只是消息被严密封锁、日本当局不知道罢了。
8月6日，广岛在核弹“小男孩”降临后成为一片废墟。仁科芳雄马上带人进行现地检测，随后向军方确认正是原子弹所为。几近疯狂的日本军方在大本营召集这些科学家们说：“一旦美军登陆，日本军队和民兵将不惜任何代价坚持6个月。如果你们能在这个期间研制出原子弹，我们就可以把美军赶下大海。”