20世紀50年代中期，剛剛誕生的新中國百廢待興，面對國際上嚴峻的核訛詐形勢和軍備競賽的發展趨勢，以毛澤東同志為核心的黨中央第一代領導集體毅然作出發展原子彈、導彈、人造地球衛星，突破國防尖端技術的戰略決策。1956年，研製導彈、原子彈被列入中國的12年科學技術發展規劃。中國於50年代初建立核工業，1954年9月18日透過鈾礦普查探明中國有豐富的鈾礦資源，可為核工業提供基本原料。1957年10月，中國、前蘇聯簽訂了關於國防新技術的協定，前蘇聯同意在核技術方面給予中國援助，但1959年6月，前蘇聯毀約停援，撤走了專家，於是中國決心依靠自己的力量研製原子彈。1960年初，從全國各有關部門調集百餘名高中級科學研究和工程技術人員參加核武器研製工作。在對“槍法”和“內爆法”進行分析比較後，以“596”作為代號的第一顆原子彈的設計，確定採用較先進的“內爆法”。到1962年底，基本掌握了以高濃鈾為主要核裝料的原子彈的物理規律，完成了物理設計和爆轟物理、核彈飛行彈道、引爆控制系統臺架等三大關鍵試驗。

1964年10月16日15時，在新疆羅布泊沙漠成功地進行了第一顆原子彈裝置爆炸試驗，威力為2.2萬噸TNT當量，核裝置重1550千克，試驗在102米高的鐵塔上進行。1965年5月14日又成功地進行一顆核炸彈空投爆炸試驗，威力為3.5萬噸TNT當量。當時在國民經濟最困難的時期，一批科學家在張愛萍將軍率領下跋涉在戈壁沙漠，他們風餐露宿，夜以繼日，終於以中華民族的骨氣研製出原子彈。山呼海嘯的巨響震撼大地，雲蒸霞蔚的蘑菇雲升起在大漠上。從此，中國打破了超級大國的核壟斷。為核武器的發展樹立了第一個里程碑。

原子彈爆炸兩年後的1966年10月27日，中國首次進行了導彈核武器試驗。1967年6月17日凌晨，中國第一顆氫彈又在羅布泊試驗靶場上空爆炸成功。這是中國核武器的一個飛躍，標誌著中國核武器的發展進入了一個新階段。