Одним из первых шагов Игоря Васильевича Курчатова в атомном проекте было создание циклотрона для получения плутония. Было принято решение построить небольшой ускоритель с диаметром полюсов 73 см и весом магнита 25 т., расчетной энергией дейтронов 4 МэВ. Руководил созданием циклотрона Л.М. Неменов.
В 1944 г. из Ленинграда был перевезен высокочастотный генератор от недостроенного до войны циклотрона Ленинградского физико-технического института. Электромагнит был изготовлен на трансформаторном заводе в Ново-Краматорске.
25 сентября 1944 г. в Лаборатории № 2 (сейчас НИЦ "Курчатовский институт") впервые в СССР из циклотрона был выведен наружу поток дейтронов.
После запуска циклотрона работа на нем была полностью посвящена облучению урановых образцов с целью получения плутония. Опыты шли круглосуточно до декабря 1945 г.
В 1945 г. в Лаборатории № 2 на циклотроне впервые в СССР были получены индикаторные количества несуществующего в природе элемента № 94 – плутония – и начато изучение его свойств.
Циклотрон располагался на первом этаже Главного здания Курчатовского института в помещении, которое теперь занимает Музей Курчатовского института.