Di tapak ujian jarak jauh di Semipalatinsk di Kazakhstan, USSR berjaya meletupkan bom atom pertama, nama kod "First Lightning." Untuk mengukur kesan letupan itu, saintis Soviet membina bangunan, jambatan, dan struktur awam lain di sekitar bom. Mereka juga meletakkan haiwan di dalam sangkar berhampiran supaya mereka dapat menguji kesan radiasi nuklear pada mamalia seperti manusia. Letupan atom, yang pada 20 kiloton hampir sama dengan "Trinity," ledakan atom pertama A.S., memusnahkan struktur tersebut dan membakar haiwan.
Mengikut legenda, ahli fizik Soviet yang bekerja pada bom itu dihormati untuk pencapaian berdasarkan hukuman yang akan mereka alami jika ujian gagal. Mereka yang akan dilaksanakan oleh kerajaan Soviet jika bom itu gagal meletus dihormati sebagai "Heroes of Socialist Buruh", dan mereka yang hanya telah dipenjarakan diberi "Perintah Lenin," anugerah yang sedikit kurang berprestij.
Pada 3 September, pesawat perisik A.S. yang terbang di luar pantai Siberia mengambil bukti pertama radioaktiviti dari letupan itu. Kemudian bulan itu, Presiden Harry S. Truman mengumumkan kepada rakyat Amerika bahawa Soviet juga mempunyai bom. Tiga bulan kemudian, Klaus Fuchs, seorang ahli fizik kelahiran Jerman yang telah membantu Amerika Syarikat membina bom atomnya yang pertama, ditangkap kerana menyebarkan rahsia nuklear kepada Soviet. Semasa ditempatkan di ibu pejabat pembangunan atom AS semasa Perang Dunia II, Fuchs telah memberikan maklumat tepat Sovyet mengenai program atom AS, termasuk biru bom atom "Fat Man" yang kemudiannya jatuh ke Nagasaki, Jepun, dan semua saintis Los Alamos tahu mengenai bom hidrogen hipotesis. Revelations of Fuchs 'spionage, ditambah dengan kehilangan ketuanan atom A.S., memimpin Presiden Truman untuk memerintahkan pembangunan bom hidrogen, senjata berteori menjadi ratusan kali lebih kuat daripada bom atom yang jatuh di Jepang.
Pada 1 November 1952, Amerika Syarikat berjaya meletupkan "Mike," bom hidrogen pertama di dunia, di Atol Elugelab di Kepulauan Marshall Pasifik. Alat termonuclear 10.4 megaton menguap seluruh pulau dan meninggalkan kawah lebih dari satu batu lebar. Tiga tahun kemudian, pada 22 November 1955, Kesatuan Soviet meletupkan bom hidrogen pertama pada prinsip yang sama dengan implosionan radiasi. Kedua-dua kuasa besar sekarang memiliki "superbomb" yang disebut "dunia", dan dunia hidup di bawah ancaman perang termonuklear untuk pertama kalinya dalam sejarah.
