Na vzdáleném testovacím místě v Semipalatinsku v Kazachstánu SSSR úspěšně odpálil svou první atomovou bombu, krycí jméno „First Lightning“. Za účelem měření účinků výbuchu sovětští vědci stavěli budovy, mosty a další civilní struktury v blízkost bomby. Umístili také zvířata do klecí poblíž, aby mohli testovat účinky jaderného záření na savce podobné člověku. Atomová exploze, která byla při 20 kilotonech zhruba stejná jako „Trojice“, první atomová exploze v USA, zničila tyto struktury a spálila zvířata.
Podle legendy byli sovětští fyzici, kteří pracovali na bombě, poctěni za úspěch na základě sankcí, které by utrpěli, kdyby test selhal. Ti, kteří by byli popraveni sovětskou vládou, pokud by bomba nevybuchla, byli vyznamenáni jako „Hrdinové socialistické práce“ a ti, kteří byli pouze uvězněni, dostali „Leninův řád“, o něco méně prestižní ocenění.
3. září americké špionážní letadlo létající od pobřeží Sibiře získalo první důkaz radioaktivity z exploze. Později toho měsíce prezident Harry S. Truman oznámil americkému lidu, že i Sověti měli bombu. O tři měsíce později byl Klaus Fuchs, fyzik narozený v Německu, který pomohl Spojeným státům stavět první atomové bomby, zatčen za předávání jaderných tajemství Sovětům. Zatímco byl Fuchs umístěn ve velitelství atomového vývoje v USA během druhé světové války, poskytl Sovětům přesné informace o americkém atomovém programu, včetně modré atomové bomby „tlustého muže“ později shodil na Nagasaki, Japonsko a vše, co vědci z Los Alamos věděli o předpokládané vodíkové bombě. Odhalení Fuchsovy špionáže, spojené se ztrátou atomové nadvlády USA, vedlo prezidenta Trumana k objednávce vývoje vodíkové bomby, která byla teoreticky stokrát silnější než atomové bomby dopadající na Japonsko.
1. listopadu 1952 Spojené státy úspěšně odpálily „Mike“, první vodíkovou bombu na světě, na atolu Elugelab na tichomořských Marshallových ostrovech. 10,4-megatonové termonukleární zařízení okamžitě odpařilo celý ostrov a nechalo za kráterem více než kilometr široký. O tři roky později, 22. listopadu 1955, Sovětský svaz odpálil svou první vodíkovou bombu na stejném principu radiační imploze. Oba velmoci nyní vlastnili tzv. „Superbomb“ a svět žil poprvé v historii pod hrozbou termonukleární války.
