En un sitio de prueba remoto en Semipalatinsk en Kazajstán, la URSS detonó con éxito su primera bomba atómica, nombre en clave "First Lightning". Para medir los efectos de la explosión, los científicos soviéticos construyeron edificios, puentes y otras estructuras civiles en el vecindad de la bomba. También colocaron animales en jaulas cercanas para que pudieran probar los efectos de la radiación nuclear en mamíferos humanos. La explosión atómica, que con 20 kilotones era aproximadamente igual a "Trinity", la primera explosión atómica de Estados Unidos, destruyó esas estructuras e incineró a los animales.
Según la leyenda, los físicos soviéticos que trabajaron en la bomba fueron honrados por el logro en función de las sanciones que habrían sufrido si la prueba hubiera fallado. Aquellos que habrían sido ejecutados por el gobierno soviético si la bomba no hubiera detonado fueron honrados como "Héroes del Trabajo Socialista", y aquellos que simplemente habrían sido encarcelados recibieron "La Orden de Lenin", un premio un poco menos prestigioso.
El 3 de septiembre, un avión espía estadounidense que volaba frente a la costa de Siberia recogió la primera evidencia de radiactividad de la explosión. Más tarde ese mes, el presidente Harry S. Truman anunció al pueblo estadounidense que los soviéticos también tenían la bomba. Tres meses después, Klaus Fuchs, un físico nacido en Alemania que había ayudado a los Estados Unidos a construir sus primeras bombas atómicas, fue arrestado por pasar secretos nucleares a los soviéticos. Mientras estaba estacionado en la sede de desarrollo atómico de los EE. UU. Durante la Segunda Guerra Mundial, Fuchs había brindado a los soviéticos información precisa sobre el programa atómico de los EE. UU., Incluido un azul de la bomba atómica del "Hombre Gordo" que luego cayó sobre Nagasaki, Japón, y todo lo que los científicos de Los Alamos sabían sobre la hipotética bomba de hidrógeno. Las revelaciones del espionaje de Fuchs, junto con la pérdida de la supremacía atómica de Estados Unidos, llevaron al presidente Truman a ordenar el desarrollo de la bomba de hidrógeno, un arma teorizada para ser cientos de veces más poderosa que las bombas atómicas lanzadas sobre Japón.
El 1 de noviembre de 1952, Estados Unidos detonó con éxito "Mike", la primera bomba de hidrógeno del mundo, en el atolón Elugelab en las Islas Marshall del Pacífico. El dispositivo termonuclear de 10.4 megatones vaporizó instantáneamente una isla entera y dejó un cráter de más de una milla de ancho. Tres años después, el 22 de noviembre de 1955, la Unión Soviética detonó su primera bomba de hidrógeno con el mismo principio de implosión por radiación. Ambas superpotencias ahora estaban en posesión de la llamada "superbomba", y el mundo vivía bajo la amenaza de una guerra termonuclear por primera vez en la historia.
