Najprawdopodobniej została ona zamordowana w obozie zagłady w Bełżcu.

W lutym 1944 trafił do miasteczka-laboratorium Los Alamos w amerykańskim stanie Nowy Meksyk. Wraz z zespołem wybitnych uczonych z całego świata pracował tam nad tajnym projektem Manhattan, mającym doprowadzić do skonstruowania bomby atomowej. Zrezygnował jednak z udziału w tym projekcie.

Okres powojenny Rotblat, przerażony skutkami nuklearnego zniszczenia, wycofał się z projektu i powrócił do Anglii, gdzie zaangażował się w prace nad brytyjską techniką jądrową. Został szefem wydziału fizyki w Kolegium Medycznym przy Szpitalu św. Bartłomieja w Londynie. W 1946 przyjął obywatelstwo brytyjskie. W 1998 otrzymał tytuł szlachecki „Sir”.

Jako naukowiec zajmował się medycyną nuklearną, m.in. wpływem promieniowania jonizującego na powstawanie nowotworów. Był członkiem i przewodniczącym Wydziału Przyrodniczo-Matematycznego Polskiego Towarzystwa Naukowego na Obczyźnie. Od 1966 był członkiem zagranicznym Polskiej Akademii Nauk, w 1996 PAN przyznała mu Medal im.