A chicagói reaktor (1942) sikeres decemberi beindítása után meghívták a Manhattan tervbe. 1945-ben tagja, 1947-től elnöke a Reaktorbiztonsági Bizottságnak. Felismerte az urán-grafit-víz típusú reaktorok veszélyforrását (pozitív üregtényező), és sikerült leállítatnia az USA-ban az olyan grafitos reaktorok működtetését, mint amilyen például később a csernobili erőmű lett. (Csernobilban többek között a pozitív üregtényező vezetett a katasztrófához.) Részt vett az inherensen biztonságos (bolondbiztos) TRIGA reaktorok kifejlesztésében.
1952-ben a Los Alamos-szal elégedetlen Teller kezdeményezésére is létrehozták a kaliforniai Lawrence Livermore Nemzeti Laboratóriumot, aminek egy időre igazgatója lett. Stanislav Ulam módosításával (deutérium helyett deutérium és trícium keveréke) 1952-ben végrehajtották az első sikeres hidrogénbomba-kísérletet, melynek köszönhetően Tellert a hidrogénbomba atyjának is nevezték.
1962-ben John Fitzgerald Kennedy elnöktől átvehette az Enrico Fermi-díjat a kémia és a fizika terén elért eredményei, a termonukleáris kutatásban játszott vezető szerepe és a nemzetbiztonság erősítése terén végzett munkájának elismeréseként.