雖然福雷斯特爾部長曾力阻尼米茲出任海軍作戰部長，但尼米茲上任後，卻能與部長一起友好而有效地合作，至少表麵上是這樣的。福雷斯特爾與尼米茲都反對各軍種的統一指揮，但他們也看到，這是徒勞無益的，因為總統、陸軍地麵和航空部隊首腦和國會都主張統一。在國會委員會進行無數次會議和辯論後，國家軍事機構確定為由陸、海、空三個軍種部組成，領導這一軍事機構的是總統屬下的內閣成員國防部長。保留參謀長聯席會議以指揮作戰。杜魯門總統任命福雷斯特爾為第一任國防部長，並根據他的提名任命約翰·沙利文為新任海軍部長。
海軍作戰部在尼米茲任職期間，擔負著一項重大科研任務：原子武器對戰艦效果的試驗工作。海軍需要研究在軍艦設計、戰術隊形和港口艦船的間隔等方麵應做什麼改變。陸軍地麵部隊需要在試驗艦船甲板上安放一些裝備，以觀察哪些裝備需要重新設計。陸軍航空部隊需要了解在何種範圍內的敵艦是投擲原子彈的最有利目標。
這次試驗，是在威廉·H·P·布蘭迪將軍指揮下進行的。他在以前擔任過軍需局長，後來又參加過誇賈林和衝繩島兩棲作戰。現在，他作為海軍作戰部長領導下的一個特別武器部門的負責人，組織了一支陸海軍聯合特混編隊，準備參加定於1946年夏天在馬紹爾群島的比基尼珊瑚島的試驗。
1946年2月，總統讓尼米茲將軍出席在白宮召開的一次會議，討論即將進行的試驗。出席會議的還有國務卿詹姆斯·F·伯恩斯、陸軍部長羅伯特·P·帕特森、海軍部長福雷斯特爾、艾森豪威爾將軍和萊希將軍。杜魯門總統談到，有人建議試驗的方式可以按照軍方預先想好的結論去進行。他同時還念了商業部長亨利·A·華萊士寫的一封指責信。他回憶1921年比利·米切爾將軍事先布置好的進行一次常規炸彈對軍艦破壞威力的實驗，並按照他所定的調子表明實驗達到了預期的目的。總統說，他相信陸軍和海軍首腦們是實事求是的，但是這還不夠，還應使公眾也相信他們是實事求是的。
福雷斯特爾對杜魯門說，布蘭特將軍正計劃邀請一個文職人員小組去參觀試驗。在接下去的討論中與會者建議由總統任命以這個小組成員為基礎，加上參、眾兩院的議員，組成一個委員會，直接向總統提出報告。全體與會人員一致讚成這個建議，總統也表示同意。
最後投入比基尼試驗的人員共達42000人，飛機150架，艦艇200艘。投擲了兩枚原子彈，炸沉了11艘舊艦，另外有幾艘被炸傷和被焚毀。試驗提供了武裝部隊所需的資料。引人注目的是，事後並沒有人指責試驗活動是不完全可信的。
1946年3月，在尼米茲卸職前的這個春天，海軍研究室提出一份建議建造核動能潛艇的報告。報告認為，為了獲得高速的水下續航力，應采取一種如德國人設計的那種有過氧化氫係統的先進船體設計。報告稱，如能全力以赴，這種潛艇可以在兩年內建成使用。因為海軍肯定需要這種潛艇。同時，由於這份報告是在著名物理學家菲利普·H·艾貝爾森的指導下擬定的，因而引起了海軍軍官的廣泛注意。
艦船局雖然以極大興趣發展核動力推進器，特別是發展核動力潛艇，但卻缺乏懂核技術的人才來指導這一研究工作。因此，局長愛德華·L·柯克倫海軍少將派出一個工程師軍官小組去田納西州橡樹嶺的曼哈頓核工廠，學習這一科目的基本原理。領導這一小組的是海曼·G·裏科弗海軍上校。
裏科弗具有良好的技術水平，但也是一個說話愛帶刺的人，對別人的缺點，他會毫不留情地進行批評，這種個性使他容易得罪人。但是，他很能幹，一直把製造出艾貝爾森提出的潛艇當成一項特殊任務。
但是，裏科弗的工作遇到了很大阻力，這不僅僅是來自技術方麵，還來自海軍作戰部官員。尼米茲的原子防禦處處長威廉·S·帕森斯海軍少將堅持認為，海軍應優先發展海上武器。他主張核動力推進器的發展工作應放在以核手段獲取動能的研究之後。他說，過早地研究運用於潛艇的核建築工程，實際上將延誤核動力潛艇的生產。
尼米茲一開始就主張發展核動力潛艇，但是與帕森斯等人進行爭辯時，他處於無力的地位。裏科弗知道尼米茲讚同發展核動力潛艇，隻要不受到核專家們的強烈反對，他一定會給予這一計劃充分支持。但是，尼米茲的任期到1947年12月即將屆滿。下一屆部長的態度如何，誰也說不準。
1947年秋，裏科弗在助手幫助下起草了一份備忘錄，希望能說服尼米茲把它轉呈海軍部長沙利文。備忘錄指出：隻有核動力可以為海軍提供緊急需要的高速和無限續航力潛艇。它認為如果采取適當的有效措施，到五十年代中期，能發射核彈頭導彈的核動力潛艇可望建成。備忘錄敦請部長向國防部長和研究發展局說明“核動力潛艇在戰略上和戰術上的重要意義。”在核專家和有經驗的潛艇人員對備忘錄進行商議和修改後，裏科弗把它送給尼米茲。