18 октября 1951 года, в 9 ч 52 мин, экипаж 71-го Полигона ВВС подполковника Уржунцева К. И. впервые выполнил сброс атомной бомбы с самолёта Ту-4 и провёл первый воздушный ядерный взрыв мощностью 42 кт.
12 августа 1953 года проведено наземное испытание первого термоядерного заряда РДС-бс мощностью 400 кт, установленного на башне высотой 30 м.
Испытания бомбы РДС-27 мощностью 400 кт было проведены 6 ноября 1955 года при сбрасывании экипажем 71-го Полигона ВВС Мартыненко В. Ф. с самолёта-носителя Ту-16.
Назначенное на 20 ноября 1955 года испытание более мощного термоядерного заряда РДС-37 (мощностью 1,6 Мт) не состоялось из-за отказа оборудования. 22 ноября того же года бомбу сбросил с самолёта Ту-16 экипаж Головашко В. Ф., и она взорвалась на высоте 1550 м.
С первого ядерного взрыва, произведённого в 1949 году, установилось длительное взаимодействие 71-го Полигона ВВС с полигоном УП-2.
Последний ЯВ в атмосфере был проведён на «Опытном поле» 24 декабря 1962 года.
Подземные ядерные испытания происходили на площадке «Д» («Дегелен»), расположенной в горном массиве Дегелен. Подземные ЯВ в вертикальных скважинах проводились на площадке «Б» («Балапан»).
На площадке «А» («Актан-Берли») были проведены десятки экспериментов, в которых осуществлялись неполные цепные реакции, не относящиеся к категории ЯИ.
С 1949 по 1989 год на Семипалатинском ядерном полигоне произведено не менее 468 испытаний, в которых взорвано не менее 616 ядерных и термоядерных устройств, в том числе 125 атмосферных (26 наземных, 91 воздушное, восемь высотных), и 343 испытательных ядерных взрыва под землёй.
Суммарная мощность ядерных зарядов, испытанных в период с 1949 по 1963 год на Семипалатинском полигоне, в 2500 раз превысила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму. Эти взрывы обусловили радиационное загрязнение всей восточной части территории Казахстана.
Для прикрытия полигона от американских самолётов-разведчиков U-2 на его территории было развёрнуто несколько ракетных дивизионов ПВО.
29 августа 1991 года решением Правительства Республики Казахстан Семипалатинский ядерный полигон был закрыт. В декабре 1993 года, согласно Директиве министра обороны России, Семипалатинский полигон был расформирован. Все военные ушли оттуда, но оставили после себя глубокие «шрамы» на земле в виде воронок, штолен и тысячи километров отравленной радиоактивными частицами почвы. С 1994 года, когда последние российские воинские части покинули полигон, на его территории воцарились нищета, хаос и разруха.
Сейчас г. Курчатов, который был на краю гибели, преобразился. Здесь работает Национальный ядерный центр, построены и восстановлены промышленные здания, лаборатории, офисные центры, научные учреждения. В Курчатове работает музей, посвящённый Семипалатинскому полигону.
Создание Новоземельского полигона было ответом Соединённым Штатам, начавшим испытания ядерного оружия в морских условиях: 24 июля 1946 года в районе атолла Бикини американцы осуществили первый подводный атомный взрыв мощностью около 21 кт для проверки воздействия ядерного оружия на корабли.
Семипалатинский ядерный полигон УП-2 для этих целей не годился. Шестое Управление ВМФ для полигона выбрало архипелаг Новая Земля. Размеры полигона составили 90,2 тыс. кв. км. С одной стороны – Баренцево море с незамерзающими портами, с другой – Карское море. Удаление испытательных площадок от крупных населённых пунктов составляло: пос. Амдерма – 300 км, г. Нарьян-Мар – 440 км, г. Воркута – 560 км, г. Мурманск – 900 км, г. Архангельск – 1000 км. Район испытаний идеально соответствовал геофизическим, метеорологическим, техническим и экономическим показателям. Это давало возможность проводить испытания в различных средах, а также исследовать воздействие ядерного взрыва на все виды вооружения и военной техники и фортификационные сооружения.
31 июля 1954 года вышло закрытое Постановление Совета Министров СССР № 1559-699 о создании полигона на Новой Земле, получившего название «Объект-700», который подчинялся начальнику 6-го Управления ВМФ. Сам полигон стал формироваться 17 сентября 1954 года согласно Директиве Главного штаба ВМФ, определившей штатную структуру новой воинской части – в/ч 77510.
Полигон имел три технологические зоны: «А» – губа Чёрная, «Б» – губа Белушья, «В» – Рогачёво. К концу августа 1955 года в губе Чёрной были построены командный пункт, штаб, столовая, посёлок для испытателей, девятнадцать береговых приборных пунктов и стендов, два ретрансляционных пункта автоматики управления, гидротехнические, инженерные и опытные сооружения противодесантной обороны. В губе Белушьей созданы радиохимическая, физико-техническая, медико-биологическая, кинофототехническая лаборатории, сооружение для сборки заряда, служебные, складские, жилые, бытовые помещения.