Sau khi kích nổ quả bom nguyên tử đầu tiên năm 1949, Liên Xô đã tiến hành tổng cộng 715 vụ thử hạt nhân trong 41 năm. Những vụ thử này củng cố vị trí siêu cường hạt nhân của Liên Xô với đối thủ Mỹ, nhưng cũng để lại nhiều hậu quả nghiêm trọng về môi trường và con người, theo National Interest.
Ngày 29/8/1949, Liên Xô kích nổ quả bom nguyên tử đầu tiên có tên mã RDS-1, có thiết kế giống quả bom Mỹ ném xuống thành phố Nagasaki, Nhật Bản trong Thế chiến II. Vụ nổ có sức công phá tới 22 kiloton, tương đương 22.000 tấn thuốc nổ TNT. Dân làng trong khu vực vô tình hứng chịu cơn mưa phóng xạ, hiện tượng họ sẽ liên tục trải qua trong nhiều thập kỷ.
Giống Mỹ, Liên Xô cũng lồng ghép nội dung diễn tập quân sự trong các vụ thử hạt nhân. Cuộc diễn tập Totskoye tổ chức tháng 9/1954 là vụ thử hạt nhân đầu tiên diễn ra bên ngoài bãi thử Semipalatinsk, cũng như trên lãnh thổ Nga ở châu Âu. Totskoye có sự tham gia của 44.000 lính bộ binh, một số lực lượng chỉ cách địa điểm kích nổ hạt nhân khoảng 2,4 km.
Bom Sa hoàng nặng 27 tấn được thả từ oanh tạc cơ Tu-95 cải tiến vào ngày 30/10/1961. Sức công phá quá lớn của nó khiến phi hành đoàn chỉ có 50% cơ hội sống sót. Bức xạ nhiệt từ vụ thử có thể gây bỏng độ ba ở khoảng cách 100 km, trong khi ánh sáng từ vụ nổ có thể nhìn thấy từ cách 965 km. Vụ nổ còn khiến các ngôi nhà gỗ cách xa trên 160 km bị phá hủy, sóng xung kích làm cửa sổ ở cách 900 km bị vỡ. Quả bom tạo ra đám mây hình nấm cao 64 km, rộng 95 km.
Sức công phá khủng khiếp của quả bom khiến Liên Xô không thử tiếp những thiết bị có sức công phá tương tự. Nước này vẫn tiến hành 124 vụ thử hạt nhân vì mục đích hòa binh trong chương trình kinh tế quốc gia. Chúng phục vụ mục đích thăm dò dầu khí, xây dựng và cải tạo tuyến đường thủy, khai thác than, tạo hồ, xây dựng kho dự trữ khí tự nhiên ngầm và chứa chất thải độc hại trong lòng đất. Chương trình này bị xem là thất bại do vấn đề ô nhiễm phóng xạ diễn ra thường xuyên.
Liên Xô sau đó cùng Mỹ ký Hiệp ước hạn chế thử hạt nhân năm 1963, cấm hoàn toàn việc thử bom hạt nhân dưới lòng đất.
Tương tự Mỹ, nhiều binh sĩ và người dân Liên Xô cũng gánh chịu hậu quả từ những lần thử hạt nhân. Năm 1992, ước tính gần 60.000 người Kazakhstan gần bãi thử STS đã qua đời vì ung thư do nhiễm phóng xạ, nhiều con cháu của họ cũng bị dị tật bẩm sinh.
Ngày 24/10/1990, Liên Xô tiến hành vụ thử hạt nhân cuối cùng. Sau khi Liên Xô tan rã, Nga kế thừa kho vũ khí hạt nhân và không tiến hành thêm các vụ thử. Moscow chỉ tập trung vào phát triển tên lửa hạt nhân thế hệ mới như RSM-56 Bulava, Topol-M và Sarmat. Hiệp định dừng thử hạt nhân không chính thức giữa Nga và Mỹ vẫn được duy trì cho đến nay.
