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核工业
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主条目：美国核能利用情况
1945年7月16日美国在新墨西哥州的沙漠爆炸了人类历史上第一颗原子弹。
1942年，恩里科·费米在芝加哥大学负责设计建造了人类历史上第一座核反应堆——Chicago Pile-1核反应堆，该核反应堆输出功率仅为0.5W。1960年，美国制造8座输出功率达200万瓦特的携带型核反应堆Alco PM-2A，以供应美国陆军在格陵兰的Camp Century（英语：Camp Century）计划中使用[2][3]。目前美国有104座商业核反应堆，它们提供了美国20%的电力[4]。
在核武器方面，截止2009年9月30日，美国有5113枚核弹头[5]。
通信与电子业
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在通信与电子方面，美国一直保持着强劲的发展势头，贝尔实验室发明了晶体管、电荷耦合组件、UNIX操作系统、C语言等，帕罗奥多研究中心发明了个人电脑、雷射印表機、游標等，國防高等研究計劃署与国家航空航天局建立的阿帕网导致了網際網路的产生。
航天业
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主条目：美国国家航空航天局
1981年4月12日。美国发射了人类历史上第一个航天飞机——哥伦比亚号航天飞机。
在航天业方面，1958年1月31日，美国发射了人类的第二颗、自己的第一颗人造卫星探险者1号。1961年5月5日，人类的第二个、美国的第一个宇航员艾伦·谢泼德被送入太空。1961年，阿波罗计划开始，1969年7月20日到1972年，共有12个宇航员登月成功。同时，美国是迄今为止第一个发射航天飞机的国家，1981年4月12日，美国发射了人类史上第一个航天飞机；从1981年4月12日到2011年7月21日，美国的航天飞机发射了135次，成功发射134次，成功返回了133次。
医疗行业
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欧盟和美国的药业组织认为美国是全球医学研究及推出新型医术和医疗产品的龙头国，但是他们又表示必须依靠美国高昂的医疗开支才能有效推动这些研发的进行[6][7]。