Лоуренс продовжив будівництво серії все більших і дорожчих циклотронів. Його радіаційна лабораторія стала офіційним відділом Каліфорнійського університету в 1936 році, а Лоуренс став її директором. На додаток до використання циклотрона для фізики, Лоуренс також підтримував його використання в дослідженнях медичного використання радіоізотопів. Під час Другої світової війни Лоуренс розробив електромагнітне розділення ізотопів у радіаційній лабораторії. Використовував пристрої, відомі як калютрони, гібрид стандартного лабораторного мас-спектрометра та циклотрона. Величезний завод електромагнітного розділення був побудований в Оук-Рідж, штат Теннессі, який отримав назву Y-12. Процес був неефективним, але спрацював.
Після війни Лоуренс широко агітував за державне спонсорство великих наукових програм і був рішучим прихильником «Великої науки» з її вимогами до великих машин і великих грошей. Лоуренс рішуче підтримав кампанію Едварда Теллера щодо другої лабораторії ядерної зброї, яку Лоуренс розмістив у Ліверморі, Каліфорнія. Після його смерті регенти Каліфорнійського університету перейменували Ліверморську національну лабораторію Лоуренса та Національну лабораторію Лоуренса Берклі на його честь. Хімічний елемент номер 103 був названий на його честь лоуренцієм після відкриття в Берклі в 1961 році.
Храмов Ю. А. Лоуренс Эрнест Орландо (Lawrence Ernest Orlando) // Физики : биографический справочник / под ред. А. И. Ахиезера. — Изд. 2-е, испр. и доп. — М. : Наука, 1983. — С. 170. — 400 с. — 200 000 екз.