自从美国在1945年成功试爆第一颗原子弹后，斯大林指示苏联科学家加紧研制苏联的原子弹。1949年8月23日，苏联终于成功地爆炸了原子弹，从而打破了美国的核垄断，极大地震动了美国的朝野。美国怎么办?是继续生产更多的原子弹，还是制造比原子弹更厉害的“超级炸弹”——氢弹?
在科学界和政界中，伟大的科学家爱因斯坦和“原子弹之父”奥本海默以及原子能委员会主席利连撒尔等人极力反对研制氢弹。他们认为，研制氢弹会带来理论和战略方面的严重问题。但是，科学界和政界另有一大批人主张研制氢弹，其中包括核物理学家泰勒、国务卿艾奇逊、国防部长约翰逊、参谋长联席会议主席布雷德利和海军预备役少将、原子能委员会理事斯特劳斯等人，他们认为在理论和战略上，氢弹所带来的问题，与原子弹没什么根本差别，只是程度不同而已。在当时的冷战环境下，后面这种意见在美国政府中占了上风。1950年1月13日，布雷德利以参谋长联席会议主席身份，提出要制造氢弹。1月31日由艾奇逊、约翰逊和利连撒尔3人组成特别委员会，研究是否制造氢弹问题。在表决中，反对制造氢弹的利连撒尔被击败。当天下午，杜鲁门总统作出了制造氢弹的最终决定。
氢弹与原子弹不同，在原理上原子弹是通过重原子裂变时释放的能量形成爆炸威力的，而氢弹是通过轻原子聚变成重原子时释放的能量而形成爆炸力的。一颗氢弹的爆炸力达百万吨以至千万吨TNT当量，比原子弹的威力大几百倍。
氢弹研制的最初设想是由“反应堆之父”费米在1941年提出的。那是费米在一次吃饭中对未来的“氢弹之父”泰勒谈到，“是否能用铀同位素产生的爆炸来使氢和它的同位素产生热核反应，就像太阳释放能量的过程一样?”并问道：“我们既然有了发展原子弹的美好前景，能否利用这样的爆炸来着手研究某种类似太阳上的反应呢?”费米的看法是，在大约1亿度温度下(高出了太阳内部的温度)，氘核在聚变过程中彼此爆炸的反应生成氦并释放出巨大能量，同铀的裂变过程相比较，每单位重量的能量要大3倍。泰勒接受了费米的思想，并不断加以完善。1946年在一次讨论会上，泰勒宣称两年内便可以研制成“那种更大的炸弹”。1949年10月6日在原子弹制造地洛斯阿拉莫戈多沙漠，泰勒和一批参加过原子弹研制工程的科学家讨论了氢弹制造的技术难关：一是在计算上，氢弹的复杂装置需要作出惊人的次数和精确的运算，而这是人脑所对付不了的；二是在引爆物上，需要制造一种不同于投向广岛的原子弹的特殊原子弹，来引爆需要几百万度高温才能爆炸的氢弹；三是在爆炸物上，氢弹的爆炸材料是氢和氢的同位素氘，而氘需要在一种专门设计的重水反应堆里通过锂和中子核反应才能产生，并且还需要庞大的制冷设备在摄氏零下273度下，把氢和氘保存在液体状态中。但这些技术难关很快被科学家们一一突破，首先，他们建立了一大批重水反应堆，不仅能生产普通原子弹需要的钚，而且也能生产氢弹需要的氘。接着，将过去的原子弹作了重大改进，发展了引爆氢的一种新型原子弹。1951年春，计算机专家诺伊曼又研制成功了一种新型“高速电子数字计算机”，从而解决氢弹的特殊运算问题。这年5月，美国制成了以原子弹为点火装置的氢弹。1952年11月1日黎明时分，在太平洋马绍尔群岛的埃卢盖拉布小岛上，随着巨大的爆炸声，一个火球腾空而起，接着出现一团菜花形的巨云，紫红、青蓝、灰绿三色混成一体，火球上升25英里直达同温层。爆炸后，那个长3英里宽1英里的小岛突然从地球上消失了，海底炸成一个直径1英里、深175英尺的大弹坑。人类历史上第一颗氢弹试爆成功了。它的爆炸威力相当于1200万吨TNT火药，它比投到广岛的原子弹威力大600倍。