맨해튼 계획(영어: Manhattan Project)은 제2차 세계 대전 중에 미국이 주도하고 영국과 캐나다가 공동으로 참여한 핵폭탄 개발 프로그램이다. 맨해튼 계획은 레슬리 그로브스 소장이 지휘하는 미국 육군 공병대의 관할로 1942년부터 1946년까지 진행되었다. 맨해튼 계획은 1939년에 극소수로 출발하였지만 1945년에는 고용 인구 13만 명, 사용 예산 2억 달러로 성장하였다.
전쟁 기간 동안 두 종류의 핵폭탄이 개발되었다. 하나는 우라늄-235를 탄두로 사용한 포신형 핵분열 무기로, 자연에 존재하는 우라늄 가운데 0.7%를 차지하는 우라늄-235를 농축하여 탄두로 제작한 것이다. 또 다른 종류의 핵폭탄은 플루토늄을 탄두로 사용한 것이었다. 1945년 7월 16일 사상 최초의 핵폭발 실험인 트리니티 실험이 진행되었고, 실험 이후 포신형 핵폭탄인 리틀 보이와 내폭형 핵폭탄인 팻 맨이 만들어졌다. 맨해튼 계획은 핵무기 제조가 최대 목표이긴 하였으나, 방사능의 의학적인 이용이나 핵추진력을 이용한 해군력 확보와 같은 방사선학의 다양한 적용에도 관심을 두고 있었다. 1947년, 맨해튼 계획의 업무는 미국 원자력 위원회로 이관되었다.