Весной 1941 года в Эдинбург, где Фукс жил после возвращения из Канады, пришло письмо от профессора Рудольфа Пайерлса, который пригласил молодого ученого принять участие в интересных исследованиях «особого характера» в лаборатории Бирмингемского университета и предлагал зарплату в 275 фунтов стерлингов в год.
Фукс знал этого талантливого исследователя. Р. Пайерлс был уроженцем Берлина. В Геттингенской школе физики Макса Борна он был одним из лучших студентов. В 1929 году он переехал из Германии в Цюрих, работал в университете, где преподавал профессор Гельбау. Весной 1933 год Пайерлс получил место в Кембриджском университете, выехал в Великобританию, где и стал одним из основных специалистов в области ядерной физики.
Чем конкретно занимался Пайерлс в 1941 году, Клаус Фукс не знал, но был удивлен тем, что его, только что освобожденного из Шербрука, приглашают принять участие в каком-то «особом проекте». Не долго раздумывая, Клаус Фукс выехал в Бирмингем.
В Бирмингемском университете Р. Пайерлс руководил работами, в ходе которых реализовывалась часть программы по атомной бомбе. Он не случайно пригласил К. Фукса в свою лабораторию. Пайерлс встречал этого молодого ученого один или два раза на научных конференциях, запомнил его научные работы, которые были опубликованы в «Научных записках Королевского общества». Эти работы произвели на Рудольфа Пайерлса сильное впечатление. Когда же он прочел рекомендательные письма хорошо известных ему профессоров Н. Мотта и М. Борна, то принял окончательное решение о привлечении Фукса к работе в секретной программе создания атомной бомбы.
Трудно сказать, как Фуксу удалось пройти проверку на благонадежность, поскольку он был немцем, представителем страны, которая вела войну против Великобритании. Кое-что спецслужбе было известно и о его левых политических взглядах. Тем не менее разрешение на работу в Бирмингемской лаборатории он получил с ограниченным правом «иметь доступ к той закрытой информации, которая связана только с выполнением его функциональных обязанностей».
Так Фукс оказался участником работ, конечной целью которых было создание урановой бомбы.
Первое время К. Фукс не имел финансовых средств, необходимых для аренды квартиры в Бирмингеме. Поэтому Пайерлс, отправивший своих детей в США и живший с женой в приличном трехэтажном доме, предложил Клаусу Фуксу поселиться в одной из комнат его коттеджа. Фукс согласился.
Женой Р. Пайерлса была Евгения Николаевна Канегиссер, с которой он познакомился в Ленинграде в 1933 году, когда принимал участие в работе Первой Всесоюзной конференции по ядерной физике. Фукс отдал Евгении Николаевне свою продуктовую карточку и питался вместе с Пайерлсами.