Tại một địa điểm thử nghiệm từ xa tại Semipalatinsk, Kazakhstan, Liên Xô đã kích nổ thành công quả bom nguyên tử đầu tiên của mình, tên mã là First First Lightning. Để đo lường tác động của vụ nổ, các nhà khoa học Liên Xô đã xây dựng các tòa nhà, cây cầu và các cấu trúc dân sự khác trong vùng lân cận của quả bom. Họ cũng đặt động vật vào lồng gần đó để có thể kiểm tra tác động của bức xạ hạt nhân đối với động vật có vú giống người. Vụ nổ nguyên tử, ở mức 20 kiloton tương đương với của Trinity Trinity, vụ nổ nguyên tử đầu tiên của Hoa Kỳ, đã phá hủy các cấu trúc đó và thiêu hủy các động vật.
Theo truyền thuyết, các nhà vật lý Liên Xô từng chế tạo bom đã được vinh danh vì thành tích dựa trên các hình phạt mà họ phải chịu nếu thử nghiệm thất bại. Những người sẽ bị chính quyền Xô Viết xử tử nếu quả bom không phát nổ được vinh danh là Anh hùng lao động xã hội chủ nghĩa, những người bị giam cầm đơn thuần đã được trao tặng cho The Order of Lenin, một giải thưởng kém uy tín hơn một chút.
Vào ngày 3 tháng 9, một chiếc máy bay do thám của Hoa Kỳ bay ra khỏi bờ biển Siberia đã nhặt được bằng chứng đầu tiên về phóng xạ từ vụ nổ. Cuối tháng đó, Tổng thống Harry S. Truman tuyên bố với người dân Mỹ rằng Liên Xô cũng có bom. Ba tháng sau, Klaus Fuchs, nhà vật lý gốc Đức, người đã giúp Hoa Kỳ chế tạo bom nguyên tử đầu tiên, đã bị bắt vì chuyển bí mật hạt nhân cho Liên Xô. Khi đóng quân tại trụ sở phát triển nguyên tử của Hoa Kỳ trong Thế chiến II, Fuchs đã cung cấp cho Liên Xô thông tin chính xác về chương trình nguyên tử của Hoa Kỳ, bao gồm cả màu xanh của bom nguyên tử Fat Fat Man sau đó thả xuống Nagasaki, Nhật Bản và mọi thứ mà các nhà khoa học ở Los Alamos biết về bom hydro giả thuyết. Những tiết lộ về hoạt động gián điệp của Fuchs, cùng với việc mất uy quyền nguyên tử của Hoa Kỳ, đã khiến Tổng thống Truman ra lệnh phát triển bom hydro, một vũ khí được cho là mạnh hơn hàng trăm lần so với bom nguyên tử thả xuống Nhật Bản.
Vào ngày 1 tháng 11 năm 1952, Hoa Kỳ đã kích nổ thành công bom tấn Mike Mike, thế giới, quả bom hydro đầu tiên trên thế giới, trên đảo san hô Elugelab thuộc quần đảo Marshall thuộc Thái Bình Dương. Thiết bị nhiệt hạch 10,4 megaton ngay lập tức bốc hơi toàn bộ hòn đảo và bỏ lại phía sau một miệng hố rộng hơn một dặm. Ba năm sau, vào ngày 22 tháng 11 năm 1955, Liên Xô đã kích nổ quả bom hydro đầu tiên trên cùng một nguyên tắc nổ bức xạ. Cả hai siêu cường hiện đang sở hữu cái gọi là siêu sao, thế giới và thế giới sống dưới sự đe dọa của chiến tranh nhiệt hạch lần đầu tiên trong lịch sử.
