Di tempat uji jarak jauh di Semipalatinsk di Kazakhstan, USSR berhasil meledakkan bom atom pertamanya, nama kode "Petir Pertama." Untuk mengukur efek ledakan, para ilmuwan Soviet membangun gedung, jembatan, dan struktur sipil lainnya di sekitar bom. Mereka juga menempatkan hewan di kandang terdekat sehingga mereka dapat menguji efek radiasi nuklir pada mamalia mirip manusia. Ledakan atom, yang pada 20 kiloton kira-kira sama dengan "Trinity," ledakan atom A.S. pertama, menghancurkan struktur itu dan membakar binatang.
Menurut legenda, fisikawan Soviet yang mengerjakan bom dihormati untuk pencapaian berdasarkan hukuman yang akan mereka derita seandainya tes gagal. Mereka yang akan dieksekusi oleh pemerintah Soviet jika bom itu gagal meledak dihormati sebagai "Pahlawan Buruh Sosialis," dan mereka yang hanya akan dipenjara diberi "Ordo Lenin," penghargaan yang sedikit kurang bergengsi.
Pada 3 September, sebuah pesawat mata-mata AS yang terbang di lepas pantai Siberia mengambil bukti radioaktivitas pertama dari ledakan. Belakangan bulan itu, Presiden Harry S. Truman mengumumkan kepada rakyat Amerika bahwa Soviet juga punya bom. Tiga bulan kemudian, Klaus Fuchs, seorang fisikawan kelahiran Jerman yang telah membantu Amerika Serikat membangun bom atom pertamanya, ditangkap karena memberikan rahasia nuklir kepada Soviet. Ketika ditempatkan di markas besar pengembangan atom AS selama Perang Dunia II, Fuchs telah memberikan informasi yang tepat kepada Soviet tentang program atom AS, termasuk warna biru dari bom atom "Pria Gemuk" yang kemudian dijatuhkan di Nagasaki, Jepang, dan semua yang diketahui para ilmuwan Los Alamos tentang bom hidrogen yang dihipotesiskan. Pengungkapan mata-mata Fuchs, ditambah dengan hilangnya supremasi atom A.S., membuat Presiden Truman memerintahkan pengembangan bom hidrogen, sebuah senjata yang berteori ratusan kali lebih kuat daripada bom atom yang dijatuhkan di Jepang.
Pada 1 November 1952, Amerika Serikat berhasil meledakkan "Mike," bom hidrogen pertama di dunia, di Atol Elugelab di Kepulauan Marshall Pasifik. Perangkat termonuklir 10,4 megaton langsung menguap seluruh pulau dan meninggalkan kawah lebih dari satu mil lebarnya. Tiga tahun kemudian, pada 22 November 1955, Uni Soviet meledakkan bom hidrogen pertamanya dengan prinsip ledakan radiasi yang sama. Kedua negara adikuasa sekarang memiliki apa yang disebut "superbomb," dan dunia hidup di bawah ancaman perang termonuklir untuk pertama kalinya dalam sejarah.
