Od 1943 roku uczestniczył również w projekcie Manhattan, w ramach którego zbudowano pierwszy efektywnie funkcjonujący reaktor atomowy oraz pierwszą bombę atomową. Z tego czasu pochodzą takie odkrycia, jak powstanie pierwszej metody numerycznej rozwiązania hiperbolicznych równań różniczkowych cząstkowych i rozwój architektury komputerowej zwanej architekturą Von Neumanna, która została opisana w 1945 w książce First Draft of a Report on the EDVAC.
W 1956 roku otrzymał nagrodę Amerykańskiego Towarzystwa Meteorologicznego za wkład do nauki o meteorologii i rozwój szybkich komputerów elektronicznych do zastosowań meteorologicznych i kierownictwo w stworzeniu grupy naukowej, która opracowała pierwszą numeryczną prognozę pogody.
Życie prywatne Profesor John von Neumann był prywatnie wesołym, lubiącym towarzystwo człowiekiem. Był dwukrotnie żonaty (Mariette Kovesi i Klara Dan), miał jedną córkę (Marina). W jego domu w Princeton odbywały się słynne Princeton-Parties, które znane były z dużej ilości pitego alkoholu.