Nuklearna testiranja provelo je osam država – Sjedinjene Američke Države, Rusija, Ujedinjeno Kraljevstvo, Francuska, Kina, Indija, Pakistan, Sjeverna Koreja i možda Izrael. Prvi nuklearni test, Trinity, izvele su Sjedinjene Države 16. srpnja 1945. u blizini Alamogorda u Novom Meksiku. Od tada je najmanje osam drugih nacija razvilo nuklearno oružje, od kojih pet – Sjedinjene Američke Države, Rusija, Ujedinjeno Kraljevstvo, Francuska i Kina, dio “država s nuklearnim oružjem”, kako je identificirano međunarodno priznatim Ugovorom o neširenju nuklearnog oružja.
Postoje četiri glavne vrste nuklearnog testiranja – atmosfersko, podzemno, egzoatmosfersko i podvodno. Svaki ima različite svrhe i prednosti. Prvi nuklearni test bio je atmosferski, bomba od 20 kilotona ekvivalentne TNT-u detonirana je na čelični toranj visok 20 m (67 stopa). Nekoliko znanstvenika na Projektu Manhattan bilo je zabrinuto da će test zapaliti atmosferu i ubiti sve na Zemlji, ali su tadašnji izračuni pokazali da je to iznimno mala vjerojatnost, a srećom to se nije dogodilo. Ova prva prilika nuklearnog testiranja proizvela je vatrenu kuglu širine 200 metara (656 stopa) i ostavila krater od radioaktivnog stakla u pustinji dubok 3 metra (10 stopa) i širok 330 metara (1,100 stopa). Komadi ovog zelenog stakla, nazvanog Trinitite, smatraju se vrijednim kolekcionarskim predmetima.
Nakon atomskog bombardiranja Hirošime i Nagasakija 6. odnosno 9. kolovoza 1945., dogodile su se sljedeće nuklearne eksplozije tijekom operacije Raskrižje. Ovo nuklearno testiranje, provedeno na atolu Bikini tijekom ljeta 1946., uključivalo je prvu podvodnu eksploziju, Baker i još jedan test, Able. Bakerov hitac korišten je za testiranje učinaka nuklearnog oružja na nekoliko velikih brodova, uključujući lutke na palubama. Ti su brodovi nakon testiranja postali opasno radioaktivni, što je bio prvi primjer akutne radioaktivne kontaminacije nuklearnim oružjem.
Kroz desetljeća koja su uslijedila, nuklearne države, posebno SAD, Rusija i Kina, provele su tisuće nuklearnih pokusa. Rusija je detonirala svoju prvu bombu 1949., zatim Ujedinjeno Kraljevstvo 1952., Francuska 1960., Kina 1964., Indija 1974., Pakistan 1998. i Sjeverna Koreja 2006. Izrael i/ili Južna Afrika možda su izveli nuklearni test na udaljenom otoku u južnom Indijskom oceanu 1979., ali to je sporno. Godine 1970. države članice Ugovora o neširenju nuklearnog oružja pristale su samo na provođenje nuklearnih testiranja pod zemljom. Tijekom 1990-ih, većina nuklearnih država zaustavila je testiranje. Jedina nuklearna eksplozija od 1998. bila je sjevernokorejska pokusa 9. listopada 2006., iako je ova bomba imala niski učinak i smatra se da je bila “fleksibilna”.