1945年8月，美國在日本的廣島和長崎投下了原子彈之後，斯大林立即做出了強烈反應。1945年8月20日，斯大林簽署了具有歷史意義的國防委員會第9887號決議，成立了一個享有特別權力的專門委員會，由貝利亞任主席，專門委員會成員包括蘇共中央書記馬林可夫、物理學家庫爾恰托夫院士、皮卡察院士等，同時全民動員，調集全部力量，甚至允許科學家們停止政治學習，全面介入和領導原子彈的研製。

德國一被佔領，蘇聯就將德國的250-300噸鈾化合物和7噸金屬鈾運回國內，此外還將一批德國科學家帶回蘇聯從事相關研究。其後，由於獲得了美國原子彈研製的詳細情報，蘇聯的第一顆原子彈最終採用了與美國鈽彈“胖子”相同的效果更好的內爆式構造方式。

1949年8月28日，核裝料最後組裝完畢。1949年8月29日當地時間早7時，在哈薩克的“謝米巴拉金斯克－21”以西的荒漠上，蘇聯第一顆原子彈RDS－1試爆成功。1949年9月25日，蘇聯塔斯社授權發表公告，宣佈蘇聯已掌握了核技術，擁有了核武器。

蘇聯第一顆原子彈研製的過程中，除了蘇聯科學家的自身努力外，蘇聯科學家還從戰敗後德國科學家和潛伏在美國曼哈頓工程中的間諜那裡得到了大量幫助。

蘇聯第一顆原子彈基本是美國原子彈的複製品。