太平洋戦争
1945年7月26日に米英中の首脳の名において、日本に降伏を求めるポツダム宣言が発表されたが、日本政府はこれを「黙殺」した。アメリカのトルーマン大統領は、本土決戦による犠牲者を減らすためと、日本の分割占領を主張するソビエト連邦の牽制を目的として、史上初の原子爆弾の使用を決定（日本への原子爆弾投下）。8月6日8時15分に広島市への原子爆弾投下、次いで8月9日11時2分に長崎市への原子爆弾投下が行われ、投下直後に死亡した十数万人に併せ、その後の放射線被害などで20万人以上の死亡者を出した。なお、日本軍は原爆の開発を試みたが基礎研究の域は出なかった（日本の原子爆弾開発）。
テラー・ウラム型
本理論に基づく最初の核実験は、1952年にアメリカ合衆国により"アイビー作戦"として実施された。本理論は、ソビエト連邦ではサハロフの第3のアイディアとして知られている。また同様の兵器は、イギリス、中華人民共和国、及びフランスでも開発されている。この中でも一番強力な熱核爆弾は、ソビエトが行った核出力50メガトンの核実験で使われたツァーリ・ボンバである。