W historycznym telefonie, jaki po tym nastąpił, Artur Compton powiadomił dyrekcję przedsięwzięcia, Conanta, że „włoski żeglarz wylądował w nowym świecie, a krajowcy okazali się przyjaźni”.
Fermi nadal pracował nad projektem Manhattan i był świadkiem pierwszego wybuchu bomby atomowej w lipcu 1945 na pustyni w stanie Nowy Meksyk. Wykonał prosty, ale bardzo pomysłowy pomiar mocy wybuchu, w chwili nadejścia fali uderzeniowej wypuszczając z dłoni garść skrawków papieru. Na podstawie ich przemieszczenia (ok. 2,5 metra) oszacował moc wybuchu na ok. 10 kiloton TNT. Za udział w projekcie Manhattan został odznaczony Medalem za Zasługi.
Czasy powojenne, śmierć i pamięć Po wojnie Fermi przyjął katedrę fizyki w University of Chicago i wykładał tam aż do śmierci. Zmarł na raka żołądka w wieku 53 lat w Chicago. Jego nazwisko zostało na różne sposoby upamiętnione, m.in. w terminologii naukowej (pierwiastek o liczbie atomowej 100 – ferm, jednostka długości wynosząca 10-¹³ cm – fermi, cząstki subatomowe – fermiony) Nazwę Fermilab nosi też Państwowe Laboratorium Przyśpieszenia Cząstek Elementarnych w Batavii, w pobliżu Chicago. W technologii informatycznej jego nazwisko upamiętniła firma NVIDIA nadając nazwę kodową Fermi procesorom graficznym zastosowanym w kartach GeForce serii 400 i 500.