1945年7月26日，奥本海默接到报告，“印第安纳波利斯”号重巡洋舰安全抵达马里亚纳群岛中的提尼安岛。第一颗实际使用的原子弹的主要部件在海军护卫队的护卫下，在海军军官和陆军军官们的注视下，被水手们从巡洋舰上卸下。“印第安纳波利斯”号巡洋舰完成了它的庄严使命。
不幸的是，三天后“印第安纳波利斯”号在返航途中被日本潜艇“伊-58”号发射的鱼雷击沉。舰上1196人只有316人生还，其余全部殉难。
奥本海默的心情无比沉痛。他又一次想到了死亡，想到了1941年12月7日，日本偷袭美国珍珠港，想到了1937年12月13日震惊世界的日本在中国南京的大屠杀。日本军国主义者带给世界的是血雨腥风，他们血债累累。
在1945年的美国，有一个由美国陆军部部长史汀生领导的“临时委员会”。这个委员会的任务是：向总统提供原子弹的使用在政治、军事和科学各方面将产生什么问题的咨询。奥本海默是这个委员会的委员。
他积极建议对日本使用原子弹，理由是为了尽快结束战争。美国计划在1945年11月1日出动766700人在日本九州岛登陆，奥本海默根据当时日本的军事实力，预测这次登陆作战起码要牺牲300000名美国士兵。
在委员会会议上有人主张技术示威，一种方法是在“三一试验场”试爆原子弹时把日本人请来，让日本人看看原子弹的威力，然后劝日本人无条件投降；另一种方法是在一个荒岛上重新建一座城市，用原子弹再把它炸平，吓唬日本人一下，然后让日本人投降。奥本海默认为这都不可行，对日本军国主义者你不去打倒他们，消灭他们，他们决不会自动地退出历史舞台。
委员会中还有一些人，主张告诉日本人我们要对他们使用原子弹，要轰炸他们哪一个城市。奥本海默坚决反对。他认为按照日本人的道德观，日本如果知道哪个城市将被原子弹轰炸，它一定会将外国的侨民移送到这座城市。这是日本军国主义者的一贯所为。
奥本海默说：“主张纯粹的技术示威的人，认为使用原子武器是非法的，生怕用了它会在将来使我们的地位受到损害。但是我则坚信，要是立即在军事上使用它，就能拯救美国士兵的生命。士兵们关心的是结束这场血腥的战争，而不是消灭这个特种武器。我相信如果这种武器被希特勒或日本法西斯所掌握，他们决不会用来结束战争，而是一定会用来扩大战争。我同意对日本使用原子弹，技术示威不大可能结束旷日持久的战争。除了在军事上使用原子弹外，我们找不到其他方法。”
奥本海默也想通过对日本使用原子弹，来证明美国花费巨额经费研制原子弹是值得的。他称原子弹是最经济的武器。
美国总统杜鲁门在1945年7月25日决定，如果日本拒绝接受《波茨坦公告》，不肯无条件投降，就对日本投掷原子弹。当天，新上任的美国驻太平洋战略航空部队总司令卡尔·斯帕茨将军接到了投掷第一颗原子弹的命令：“1945年8月3日后，一俟天气条件允许目视轰炸，第20航空队第509混合大队应对下列目标之一投第一颗特种炸弹：广岛、小仓、新津和长崎。为运载陆军部军职及文职人员对此炸弹之爆炸情况进行观察和记录，要派飞机随携带炸弹之飞机同行。观察机应保持在离炸弹爆炸中心若干英里之外飞行。”
7月26日，《波茨坦公告》警告日本说：“我们严正通告日本政府：必须立即宣布所有武装部队无条件投降，并对此行动予以充分保证。除此一途，日本即将迅速完全毁灭！”正如奥本海默预料的一样，日本并没有因为《波茨坦公告》和即将毁灭的警告而停止战争，仍在负隅顽抗。
原子弹于8月1日在提尼安岛上一个有空气调节设备的炸弹仓库内装配。它长3米，直径70厘米。除大小不同外，外形很像一枚普通炸弹。
这颗代号为“小男孩”的原子弹，重4400千克，炸弹内那个可分裂的铀-235弹芯，只占整枚原子弹重量的0灡5%。一支近发引信调定在560米的高空引爆。下降的炸弹到达这个高度的时候，信管便引爆固定分量的炸药，以每秒1500米的速度向前射出一小块铀-235，与在弹头的大块杯状铀-235相撞，达到临界质量，原子弹就在这一刹那发生核爆炸。
1945年8月6日上午8时15分17秒（当地时间），“依诺拉·盖伊”号B-29型“超级空中堡垒”轰炸机由保罗·蒂贝茨中校驾驶，从9638米（31600英尺）的高度，向日本广岛投下了世界上用于实战的第一颗原子弹——“小男孩”。
投弹几分钟后，广岛上空升起了巨大的蘑菇云，被炸后的广岛废墟一片。
8月9日，B-29型轰炸机在日本长崎投下了人类用于实战的第二颗原子弹——“胖子”。这是一颗钚弹。
1945年8月15日，人类迎来了一个爱好和平的人们永远不会忘记的日子。日本法西斯接受了《波茨坦公告》，宣布无条件投降。9月2日，在东京湾美国“密苏里”号战列舰上，日本签署了向中国、美国、英国、苏联无条件投降的投降书。第二次世界大战宣告结束。
战争结束的消息传到洛斯阿拉莫斯，所有的人都沉浸在欢乐之中，人们终于盼来了和平。英国科学家回国前，洛斯阿拉莫斯召开了盛大的欢送会。奥本海默夫妇坐在高腿桌子旁，一边喝着马丁尼酒，一边看着英国科学家们表演的哑剧。
话剧的最后结局是个大团圆——重新再现“三一计划”试验：用一个梯子做高塔，从上面把一桶东西往下倒，这些东西发出闪闪的亮光和乒乓作响的声音，达几分钟之久。
这确实是一次真正成功的演出，人们的苦辣酸甜尽在剧情中。观众们有的流泪，有的大笑，他们毫不掩饰地宣泄着各自不同的感受。
战争结束还不到24小时，奥本海默便离开了洛斯阿拉莫斯，到普林斯顿高级研究所任职。
奥本海默后来回忆说：“1945年9月的洛斯阿拉莫斯，高级文职科学家对战时条件下的生活，对战时的安全措施，对战时所从事的陆军职务都已经感到厌倦。他们再也无法忍受下去，他们殷切地思念他们的学校，思念他们的实验室和课堂。
“比较年轻的文职人员，思念的是他们不曾获得的学位，以及他们本应该享有的深造……”
奥本海默在离开洛斯阿拉莫斯的晚会上，以幽默的口吻说：“我今天晚上将作为一名科学家，向同仁们讲话——如果你们之间有哪些人记忆力强的话，你们会认为这是有道理的——至少是对我们现在所处困境的一个共同担忧者。”他认为，这里面涉及的“问题是十分简单的，也是十分深刻的”。对他来说，问题之一就是科学家为什么要制造原子弹。
科学家为什么要制造原子弹？他列举了一些动机，如“担心纳粹德国会抢先制造出原子弹，或者是希望原子弹能缩短战争，也可能是一种冒险意识”。他觉得冒险意识对有些人是合适的。要让世人知道，原子弹是“可以造出来的”。但是他认为基本的动机是政治。
他说：“当你对此追根究底的时候，你就能找到必然要做这项工作的理由。为什么要做，因为你是一名科学家。你是一名科学家，你就不可能阻止这件事。如果你是一名科学家，你就要寻找出世界的出路，寻找出人类前进的道路，把最大的权力交给全体人类。这项权力是为了控制世界，并按照人类对世界的理解来规范和处理它……”
这就是玻尔说的“原子弹的意义是：把控制世界的最大可能的权力交给整个人类，并按照它的启发和它的价值来加以处理”。“原子弹是恐惧的源泉，也正因为这个原因，它又是希望的源泉，是把各个国家由于对带威胁性的对峙具有共同的担忧而结合起来的手段。”
奥本海默把原子弹这个可怕的武器带到了人间，那是为了正义，为了制止纳粹德国给人类制造的灾难和日本军国主义的扩张行径。现在战争结束了，他认为核武器的制造也应该停止了。核能作为一种新型能源应该为人类带来福音，而不是浩劫。
战后，奥本海默一直担任着美国原子能委员会总顾问委员会的主任。他曾大声疾呼，为了世界和平，必须制止核军备竞赛，制止核战争，要对原子能实行国际控制，要和平利用原子能。他强烈反对研制氢弹，认为“这种武器无限制的毁灭力使得它本身的存在以及它的制造技术都构成对整个人道主义的威胁，从任何观点来看热核武器都是一种罪孽”。
为表彰奥本海默对原子弹研制所作出的卓越贡献，美国政府授予他美国功勋奖章。科学界则把一个光荣的称号——“原子弹之父”送给了他。
奥本海默受他的情人和朋友的影响很深，从20世纪30年代起在政治上就表现出“左”倾色彩，被美国政府中的强硬分子指责为共产党的“间谍”，在“麦卡锡主义”横行时代遭受了残酷的政治迫害。1953年12月，艾森豪威尔政府决定审查奥本海默，并取消其安全特许权。1954年4月12日至5月6日，格雷三人委员会举行听证会，审查奥本海默，这就是轰动世界的“奥本海默事件”。随着美国“麦卡锡时代”的结束，美国政府终于意识到对奥本海默的迫害，不仅是对他个人极不公正的伤害，而且也是对美国利益的损害。美国约翰逊政府于1963年12月授予奥本海默原子能委员会费米奖，这本身即意味着美国政府为奥本海默恢复了名誉。
1947年至1966年，奥本海默一直担任普林斯顿高级研究院院长。他把在洛斯阿拉莫斯所锤炼定型的启发式管理风格带到了普林斯顿，使这座科学殿堂成为理论物理学的一个“麦加”圣地。
他本人也为高能物理和量子场论的发展作出了贡献。
1967年2月18日，奥本海默因患喉癌医治无效逝世，终年64岁。