Испытание бомбы назначили на 20 ноября, но из-за плохой погоды цель, обозначенная на земле большим белым крестом, с высоты 12 тысяч метров была не видна
О взрыве термоядерной бомбы мир узнал 22 ноября 1955 года из сообщения Никиты Хрущева, который в то время находился с официальным визитом в Индии. США произвели термоядерный взрыв еще в 1952 году, но это была не бомба, а небольшой лабораторный образец. Испытание американцев лишь укрепило советское руководство в намерении создать новый класс оружия массового поражения. Весной 1954 года советские физики Яков Зельдович и Андрей Сахаров пришли к общей идее устройства будущей бомбы на принципиально новой физической основе. Через год была утверждена схема опытного образца, получившего название РДС-37. Все работы проводились в условиях жесточайшей секретности. Часовые у здания, где разрабатывалась бомба, были офицерами КГБ, причем не ниже капитана, а при вывозе бомбы на аэродром статус часовых поднимался до полковника. В качестве носителя взрывного устройства выбрали самолет ТУ-16. Для безопасности экипажа все уплотнения заменили, сняли лак с поверхности фюзеляжа и крыльев самолета. Бомбу уложили в специальный тормозной парашют, оборудованный замедленным устройством опускания. Это было сделано для того, чтобы летчики успели удалиться на безопасное расстояние от эпицентра взрыва.
Испытание бомбы назначили на 20 ноября, но из-за плохой погоды цель, обозначенная на земле большим белым крестом, с высоты 12 тысяч метров была не видна. Самолет с бомбой невиданной мощности (1,6 мегатонны) впервые в практике ядерных испытаний пришлось сажать. Продолжительность полета с опасным грузом составила 2 часа 30 минут. Приземление прошло успешно. Испытания РДС-37 решили провести 22 ноября. В 9 часов 47 минут бомба была сброшена и взорвалась на высоте 1550 метров.
К этому времени самолет удалился на 15 километров от эпицентра. По воспоминаниям штурмана-бомбардира, в кабине самолета было очень жарко. В здании Семипалатинского мясокомбината, находившегося в 270 километрах от эпицентра взрыва, вылетели оконные стекла, ударная волна создала панику и в Павлодаре (400 километров от эпицентра). Взрыв был такой мощности, что стало очевидно: дальнейшие испытания нельзя проводить в Казахстане. С 1956 года стал обустраиваться полигон на Новой Земле. За разработку термоядерной бомбы ученые, конструкторы были удостоены звания Героя Социалистического Труда.
Договор о всеобъемлющем запрещении ядерных испытаний был принят 50-й сессией Генеральной Ассамблеи ООН 10 сентября 1996 года. Он расширяет ограниченный режим запрещения испытаний ядерного оружия, введенный договором 1963 года.