1945年7月16日5时30分美国在新墨西哥州离阿拉木郭多50英里的一片广阔荒芜地区成功进行了世界上首次核试验，成为全世界第一个拥有核武器的国家。1945年8月6日美国飞行员保罗·提贝兹驾驶B-29超级空中堡垒轰炸机埃诺拉·盖伊号在日本广岛上空投下了代号“小男孩”的原子弹，这是核武器在人类历史上的首次实战使用。三天后由查理士·斯文尼驾驶的B-29超级空中堡垒轰炸机“伯克之车”在长崎上空投下了代号“胖子”的原子弹。原子弹在广岛和长崎展现的巨大威力震惊了世界各国。
1949年8月29日4时苏联在哈萨克斯坦的米什克瓦核试验场成功进行了首次核试验，成为世界上第二个拥有核武器的国家。1952年10月3日英国的第一颗原子弹在澳大利亚蒙特贝洛沿海的船上试爆成功，成为世界上第三个拥有核武器的国家。美国、苏联、英国相继在核武研究上取得的进展使法国坐不住了。早在19世纪末20世纪初法国物理学家居里夫妇就发现了镭元素，继之居里夫妇的女儿、女婿又发现了前所未有的穿透性强的辐射现象并比美国人早几星期发现了原子裂变。
不过二战前法国始终没想到把自己在核物理研究方面的成果用于军事目的。1944年7月14日法国抵抗运动领导人戴高乐访问加拿大期间会见了三位流亡在此的法国原子物理学家。三人无一例外向戴高乐力陈法国研制原子弹的必要性和可能性。这时连国土尚未光复的法国根本不具备研制核武器的条件，直到二战结束后的1945年10月戴高乐才成立原子能委员会。1958年4月11日法国政府正式签署命令：制造一颗核装置并于1960年第一季度爆炸。
1960年2月13日法国在阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的拉甘核试验场成功进行了首次核试验，成为世界上第四个拥有核武器的国家。1951年6月在巴黎一间再普通不过的屋子里一个中年法国男人对身旁站着的一名中国青年说道：“你回去转告你们的主席要保卫和平、要反对原子弹就必须自己先拥有原子弹。原子弹的原理不是美国人发明的。你们有自己的科学家：钱啊、你啊、钱的夫人啊、汪啊......”说这话的法国男人正是当初发现镭元素的居里夫妇的女婿弗雷德里克·约里克·居里。
弗雷德里克·约里克·居里和他的岳父、岳母一样是一名伟大的科学家，同时也是一位法国共产党员和爱国者。纳粹占领法国时他加入了地下抵抗组织并参加过巴黎起义。1945年戴高乐返回巴黎后就任命他为法国第一任原子能高级专员。1948年弗雷德里克·约里克·居里领导建立了法国第一座反应堆，然而后来他却因为共产党员这一身份被排除在法国的核计划之外。站在弗雷德里克·约里克·居里身旁的中国青年是新中国放射化学的奠基人之一杨承宗。
两个月后杨承宗携带包括测量辐射用的100进位计数器和由居里夫人亲手提炼的碳酸钡镭基准源在内的各种神器回到祖国。就在此前的1950年11月30日美国总统杜鲁门面对记者有关是否会向中国使用原子弹的问题说出了一个含糊其辞却又充满威胁的答案：“要使用一切可以使用的武力”。1951年4月在朝鲜战场屡屡受挫的美国将曾向日本投掷原子弹的B-29战略轰炸机调往冲绳，同时还公开威胁要用原子弹对中国进行“外科手术”。这种赤裸裸的威胁使中国人不得不深思“要反对原子弹必须自己拥有原子弹”这句话。
1955年1月14日地质专家李四光、地质部副部长刘杰、负责第一个五年计划156项工程的建设委员会主任薄一波与钱三强一起被请进了周总理的办公室。钱三强正是弗雷德里克·约里克·居里口中所说的“钱”。总理先请李四光介绍了中国铀矿的储量和勘探情况，随后又请钱三强介绍了原子核科学技术研究状况。总理在充分听取他们的介绍之后宣布：明天主席和中央其他领导会听取相关情况，请两位带上铀矿石标本及相关仪器到现场进行演示。
1955年1月15日下午中央主要领导同志齐聚中南海丰泽园观看李四光、钱三强的现场演示。这实际上是一场专门研究我国原子能事业发展的中央书记处扩大会议。正是这次会议确定了我们一定要拥有自己的核武器这一基本原则。1959年6月中华人民共和国正式启动了旨在研发本国核武器的"596工程"。在此之前苏联一度承诺将对中国的核研究提供支持，然而当时的苏联领导人赫鲁晓夫撕毁了两国间的协议，拒绝向中国提供原子弹样品，此后工作在中国国防科技部门的苏联专家顾问们陆续撤走。
中国的核武研究就此走上了独立自主自力更生之路。当时主席对此有明确表态：“以前有苏联人援助我们，现在我们自己干也一定要干好！我们只要有人、有资源，什么奇迹都可以创造出来”。党中央先后从全国调集高、中级专家二百多人充实到核武器研究所，形成了以彭桓武、朱光亚、邓稼先等人为核心的核武器研制骨干力量。1961年7月16日中共中央发布了《关于加强原子能工业建设若干问题的决定》，19日中央军委批准国防科委成立领导原子能工业的专办。
当时中国在浓缩铀方面采取了两条腿走路的办法：一方面与科学院一起针对甲种分离膜和氟油等关键材料进行技术攻关；另一方面在核工业上打一场空前绝后的“人民战争”——全民找矿，土法炼铀。甲种分离膜的研制任务交给了科学院上海冶金所，由副所长吴自良亲自牵头。国家迅速从北京原子能所、沈阳金属研究所和复旦大学抽调50多名技术骨干充实甲种分离膜课题攻关组。1963年中国成功地发射了第一枚自主研制的导弹。同年甲种分离膜研制成功且可以在中等规模以上的工厂批量生产。
当初苏联专家告诉中国技术人员铀分离膜的成本相当于等重量的黄金，然而中国技术人员用自己独特的工艺技术使国产分离膜的造价被控制在等重黄金的1%左右。在进行关键材料的技术攻关的同时二机部也着手土法上马，以便快速生产足够的铀材料。此时困扰我国核工业最大的问题是负责利用俗称：黄饼“的重铀酸铵ADU生产二氧化铀的铀水冶炼厂尚未完工。在1959年之前苏联苏联专家曾向中国提高了一个铀水冶炼的被称为414流程的生产工艺。但该流程工序繁多，不适于简易生产。
时任二机部第五研究所技术主任的邓佐卿针对土法炼制中杂质含量高的特点对苏式414流程进行了精简改革，省去了重铀酸铵沉淀工序，赢得了时间并降低了萃取剂的用量。然而这种新简法在随后的主要创新点反萃取创新阶段仍暴露出一些问题：尽管已掌握更为精简的工艺流程，但我国当时自行设计生产的简易回转炉存在漏气、电炉功率不足、炉筒传热效率不高等问题。这套回转炉是在苏联停止耐高温镍铬合金钢的条件下举全国之力在极短时间内试制完成的。
时间上的仓促性几乎注定这种回转炉出现质量问题是在所难免的。在试制过程中由北京钢铁研究院负责分析制造特种钢、上海电炉厂试制大功率电炉、上海玻璃机械厂完成传动和自控系统。这些企业一边生产一边改进才最终得以将诸多问题一一解决。邓佐卿这一简易工艺流程在单元设备生产能力上比苏联莱蒙托夫铀工厂提高了4-8倍、铀浓缩度提高了5-8倍。中国核工业的发展处处体现着“人民战争”的模式：大跃进的全民大办原子能和二机部的全民办铀矿竟用布袋当过滤器、铁锅当反应器。
在这种简陋条件下用半个月的时间从几十吨矿石中才炼出了200克铀，但他们是用这种并不高的效率制备了150余吨重铀酸铵，从而在苏联毁约导致铀矿山和水冶厂一时建不成的前提下为国家初期的核燃料生产提供了原料，进而为我国第一颗原子弹的研制赢得了时间。美国学者刘易斯和薛理泰因此称中国的第一颗原子弹是一枚“人民炸弹”。当然人民战争的手段在新中国原子弹的研制过程中可谓处处体现。这里需要提到一个流传很广的说法是：我国原子弹是研究人员用算盘打出来的。
那么事实真相是否如此呢？我们先看原子弹研制过程中究竟需要计算什么。原子弹的物理原理是核裂变：热中子轰击铀-235原子后会放出2到4个中子，中子再去撞击其它铀-235原子触发下一次核反应，如此反复进行从而形成链式反应。维持这一链式反应持续下去的一个基本条件是需要足够多的重核材料。这里的足够多是指需要多到链式反应自持下去的最小质量。这个最小质量就称为临界质量。原子弹选择临界质量同材料的形状、密度以及环境都密切相关。
选择的临界质量是多大，压缩的过程如何、什么时候到达超临界，什么时候点火，用什么材料防止中子泄漏......这些都需要计算解决。这些计算可不是我们在中小学接触的加减乘除这样简单的四则运算，而是涉及到指数函数、三角函数、对数函数、双曲函数、开方、求幂等相对复杂的运算。这些运算在普通人听起来可能头都大了，然而实际上这些运算都是可以人工计算的。要知道上文提到的这些运算方法可都是在计算机发明之前就早已存在的。
当然毫无疑问如果要通过人工完成如此复杂的运算是一项艰巨的任务。后来人们制造了计算机来进行繁重的计算任务，而人只需要设计能求解相当精度的计算机程序就可以一劳永逸的让计算机来完成这些重复性工作。世界上第一台电子计算机“电子数字积分计算机”于1946年2月14日在美国宾夕法尼亚大学问世了。从这个时间上我们也可以看出我们传统认识中的一个误区：美国的原子弹是用计算机算出来的，中国的原子弹是用算盘算出来的。
美国其实是为了原子弹计划而开始研制计算机，然而还没等计算机发明出来就在1945年先把原子弹给造出来了。1930年美国科学家范内瓦·布什曾造出世界上首台模拟电子计算机。请注意这里说的是模拟电子计算机，而不是已正式成型的计算机。美国在研制原子弹时用的是只能计算十四位数以内加减乘除四则运算的计算器。后来美国在研制氢弹时就用上了真正的电子计算机，所以氢弹的研发速度就比原子弹快了很多。相比之下我国是在1957年开始对苏联电子计算机进行仿制的。
1958年我国成功量产了第一部103型电子管计算机，1959年和1960年又分别研制成功104型计算机和107型计算机。这几款计算机的水平接近了当时西方先进水平，是我国独立更生发展电子信息产业的成果。中国研制原子弹时计算机事业也在稳步发展，而且当时全国计算机的算力95%都提供给了原子弹研发。然而当时我国的计算机事业正处于起步阶段，所以全国的算力加起来仍不足以完全满足原子弹工程。参与原子弹工程的核物理学家彭桓武回忆：当时他的组一周只能有一天使用电子计算机进行验算。
在平时则需要使用每秒计算10次的德国手摇计算机和每秒计算100次的苏联乌拉尔电动计算机。彭桓武当时想出了一种被称为“粗估”的办法：一方面用心算对公式进行简化，另一方面集中大批专业人员将复杂步骤逐渐拆分。拆分后的每一步骤具体分配到每个人头上：在电子计算机的算力无法满足需求的前提下同时综合运用手摇计算机、算盘、计算尺等工具进行计算，然后再将每个人的计算结果逐一整合起来。1964年10月16日15时中国在新疆罗布泊核试验场成功进行了首次核试验。
中国就此成为世界上第五个拥有核武器的国家。两年后中国成功开发出第一种可搭载核弹的导弹。接着早于法国在1967年于新疆罗布泊执行第六号实验并试爆第一枚氢弹。美国从爆炸第一颗原子弹到爆炸第一颗氢弹用了7年时间，英国用了4年，苏联用了不到4年，法国则耗时长达8年，相比之下中国是用时最短的。中国的核武研究是在完全独立自主的环境下进行的。当时的美国报纸是这样报道这一事件的”一个非白人的国家第一次打开军事技术中最深奥的秘密。
纵观中国原子弹的研制过程不难发现：中国在原子弹研制过程中确实使用了计算尺和算盘，但是这只参与了其中一部分工作，实际上中国原子弹研制过程中相当一部分运算仍是通过手摇计算机和电子计算机实现的。所谓“中国人用算盘打出原子弹”的说法其实更多是形容中国原子弹研发过程中所面临的艰苦条件：中国当时的确已有电子计算机，然而正如上文所说的并不能完全满足原子弹工程的需求，所以算盘的确在中国的原子弹研发过程中发挥了重要的辅助作用。
新中国成立时有一部分对共产党不了解的知识分子出于担心而去了海外，在他们之中有一位北大的中文系教授。这位教授去了美国纽约，他在国内是教授，可当时的美国并没多少人学中文的，无可奈何之下只得找了一份刷盘子的工作。中国自行研制的第一颗原子弹试爆成功后戏剧性的事件发生了。在此之前这位教授到处投递简历而无人问津，然而随着中国试爆原子弹的消息传到美国之后美国各大高校开始主动联系他。原子弹的问世使任何国家无论喜不喜欢中国都不可能再无视中国在国际上的战略地位。
1970年3月5日生效的《不扩散核武器条约》第九条第三款规定：本条约所称有核武器国家系指在一九六七年一月一日前制造并爆炸核武器或其他核爆炸装置的国家。在此之后印度、巴基斯坦、朝鲜等国尽管也都先后进行过核试验，然而始终不被国际社会承认为合法拥有核武器的国家。1964年10月16日新疆罗布泊的一声巨响使中国成功挤上了核俱乐部的末班车。一个曾积贫积弱、饱受屈辱的国家开始与当时的两个超级大国一样跻身于核俱乐部。