1967年6月17日上午8时20分，我国第一颗氢弹爆炸试验成功，罗布泊上空同时升起了两颗“太阳”，其中一颗“太阳”迸发出比一千个太阳还要亮的光芒。人民日报发喜报庆祝我国第一颗氢弹爆炸成功。这震撼世界的惊雷向世人宣告：中国任人欺凌的时代结束了！我国的原子弹、氢弹是靠自力更生研制成功的。东方巨响，震惊世界，从第一颗原子弹爆炸到第一颗氢弹试验成功，中国用了２年零８个月，速度世界第一。一时间，举国沸腾，举世震惊，各国争相报道、评论。
英国《星期日泰晤士报》以《中国爆炸氢弹》为题，发表评论称：“中国在通向完全核地位的道路上前进的速度，又一次使西方专家们大为惊诧。她的第一颗氢弹爆炸的实现，比预计早了六个月到一年的时间。中国由原子武器到制造热核武器所用的时间，比任何其他国家都短，现在已经追上了法国。”对西方来说，中国如此神速地爆炸了氢弹，似乎是一个不解之谜。
如果说我国原子弹的理论设计还有苏联专家起了一些引路作用的话，氢弹研发则完全是“白手起家”。
1960年12月的一个早晨，物理学家黄祖洽来到二机部副部长钱三强的办公室。钱三强对他说：“今天叫你来，是要告诉你党组的一个重要决定。为了早日掌握氢弹技术，我们要组织一个轻核理论小组，先行一步，对氢弹的作用原理和各种物理过程、可行的结构进行探索研究。现在，我们只能靠自己啦！你原来那个组叫47组，这个轻核理论组就叫470组吧，要特别注意保密。”就这样，在钱三强的组织下，一群年轻的科学工作者秘密地开始了氢弹技术的理论探索。
1963年9月，核武器研究所组织一部分科技人员围绕设计含热核材料的原子弹，开始氢弹的理论探索。首次核试验成功以后，核武器研究所迅速将大部分理论研究人员组织到氢弹研究中去。1965年1月，为加强氢弹理论的攻关力量，二机部决定将原子能研究所的黄祖洽、于敏等31人调到核武器研究所。这样，氢弹的理论研究队伍汇聚在了一起，形成了强有力的科研攻关“拳头”。
1966年12月28日，托举氢弹装置的铁塔在流云飞雪中挺立着。阴云中渐渐露出一片蓝天。当日12时，氢弹装置按时起爆。随着强烈的闪光，蘑菇云翻滚着直冲九霄，雷鸣般的轰响声震撼着戈壁。
试验成功后取得了大量的测量数据，特别是取得了热核反应过程、氘化锂-6反应速率及聚变威力等重要数据。根据对多种测量数据的综合分析，这次爆炸的威力为12.2万吨梯恩梯当量，氢弹原理试验取得圆满成功。
氢弹原理试验成功，表明我国氢弹研制中的关键科技问题已获得解决。
接下来的两天里，聂荣臻连续两天在马兰招待所主持座谈会，讨论氢弹试验问题。大家一致认为，这次任务是成功的，从速测数据看，试验和理论计算与设计基本相符，达到了预期目的。可以初步肯定，这一设计原理结构是成功的，这条路通了，走对了。会议决定了1967年试验任务，与会人员一致认为，就利用这次试验设计的原理结构和已有的航弹壳，可在次年进行一颗百万吨的航弹空投试验。据此，决定在1967年10月前搞个大当量的氢弹试验，设计200万吨，爆响100万吨或200万吨。各方面的准备工作均按此进行安排。
聂荣臻回到北京后，向中央专委报告了氢弹试验的设想。中央专委批准了这个建议。随后他再次召开专家座谈会，部署了氢弹试验任务，研制工作随即全面展开。
全当量氢弹试验爆点高，杀伤破坏区域和放射性沉降范围大，这对各项保障工作提出了更高要求。气象上要求确保烟云经过可能到达的我国西北、东北、华东的10多个省区在试验期间无降水，还要注意烟云出境后不给邻国带来危害。基地气象部门在有关单位协助下，于5月30日提出了6月份气象的长期预报及可能出现的适合试验的日期。通信保障分队重新研制和改进了主要通信设备，对重要通信枢纽采取了防护措施，保证试验中通信联络畅通。基地制定并发下了场区安全边界及特定点的防护规定，并制定了紧急转移方案和发生触地爆炸的处置办法。遵照上级指示，近区由基地派出工作人员到居民点组织安全防护工作，远区由兰州军区抽调防护分队、卫生医疗队到敦煌地区待命，以应对意外情况。总参、国防科委会同有关单位调动了备用的火车皮、汽车，在敦煌附近的重点地区作好转移居民的准备。
1967年4月25日，基地在试验场区开设了指挥所。军内外28个参试单位的6185名技术和保障人员从4月下旬陆续进入现场，开展准备工作。
6月13日，基地进行了全场预演，空投了一枚不带核装料、有引爆控制系统的“冷”弹，全面检查各重要部位的可靠程度，使各作业人员进一步熟练了技术操作程序。
6月17日凌晨7时，聂帅乘车来到指挥所，指挥所设在距爆心西55公里的白云岗。天气晴好，仅靶场上空飘着一片白云，试验场上一切准备就绪。
上午7时，担任空投任务的空军徐克江机组，驾驶代号为726的轰-6甲型飞机从马兰机场按时起飞。
8时整，徐克江驾驶飞机进入空投区。指挥员立即发出清亮而庄重的报时令：“5、4、3、2、1，起爆！”
半分钟后，仍无声响。飞机在空中盘旋。氢弹没有投下。飞机上负责投弹的是第一领航员孙福长，他后来在接受采访时说，自己当时太紧张了，忘了按自动投掷器，氢弹没能在预定的8点准时投下。周恩来从电话中得知这一情况，随即指示罗布泊指挥所：“请告诉飞行员，要沉着冷静，不要紧张。”
机长徐克江要求再次投弹。
试验场地上空出现了一个白色的圆柱体，中国第一颗氢弹在湛蓝的天空中被高速飞行的飞机抛出，拽着降落伞，摇晃、飘飞，滑行……越来越远，只剩下一个小白点。突然一道白光闪过，亮彻天宇！而后白光中现出了金色，犹如红日。火球上方渐渐出现了草帽形的白色云团，云团悠悠地旋着，变成了一朵白色的蘑菇云。在这数十公里宽的蘑菇云的顶部，是墨黑色的穹庐……
由于爆炸震波受到了气层的反射，折回地面，形成冲击波远区聚焦。在距爆点400多公里处都能听到连续不断的爆炸声，在爆点以西250公里处还能看到闪光火球和清晰壮观的蘑菇云，爆点以外420公里处也看到了火球，门窗受到震动。
投弹飞机安全返航了。
从第一颗原子弹爆炸到氢弹爆炸，美国用了7年零3个月，苏联用了4年，英国用了4年零7个月，而我国只用了两年多，以最快的速度完成了从原子弹到氢弹的跨越。
现在人们已经知道，美国1952年氢弹原理试验爆炸的是一个65吨重、3层楼房高的氢弹装置；苏联1953年爆炸的第一颗氢弹能用飞机空投，但爆炸威力只有40万吨梯恩梯当量。而我国这次试验，成功实现了体积较小、重量较轻、聚变较高的百万吨级氢弹的预期目标。
1996年7月29日，在成功地进行了又一次地下核试验后，我国政府宣告：从1964年10月16日第一次核试验起，经过30多年的努力，中国已建立起一支精干、有效的核自卫力量；从1996年7月30日起，中国暂停核试验。
自1964年我国第一颗原子弹爆炸成功以来，每当蘑菇云从罗布泊升起，我国政府都郑重宣布：中国进行必要而有限制的核试验，发展核武器，完全是为了防御，为了自卫，为了保卫世界和平，为了打破核讹诈和核威胁，防止核战争，最终消灭核武器。中国在任何时候、任何情况下都不会首先使用核武器。