У 1942 році він почав працювати над першим американським проектом з вивчення атомної енергії «Manhattan Project». У рамках його він, зокрема, брав участь у створенні першого атомного реактора і ядерних бомб, скинутих в кінці другої світової війни на японські міста Хіросіма й Нагасакі.
Теллер також брав активну участь у розробці концепції національної безпеки й переконав президента США Гаррі Трумена в необхідності створення потужної ядерної зброї. Головною розробкою Теллера стала воднева бомба, випробування якої були проведені США в листопаді 1952 року в Тихому океані. Ця бомба була в 2500 разів потужнішою за бомби, скинуті на Японію: подібна зброя ніколи не застосовувалася в умовах бойових дій.
Теллер працював у кількох американських університетах, вивчав квантову теорію, молекулярну фізику й астрофізику, викладав, публікував наукові праці. В останні роки він очолював дослідницьку групу в інституті Гувера при Стенфорді.
