1960年，苏联从中国召回专家后，中国的原子弹研制工作并没有因此而中断。二机部在北京附近简易的棚子里着手原子弹的研制。这时，他们已经掌握了制造原子弹的基本原理，正在进行一系列部件的试制、试验工作，只剩下一个关键技术问题，即核燃料生产加工问题，而且专家们认为，这个技术难题他们能够攻克。

根据上述情况，可以肯定，经过二机部和有关方面的努力，只要进一步抓紧时间，加强组织协调技术攻关，安排好所需的配套件的研制、供应，两三年内，即最迟在1964年，实现我国第一颗原子弹的爆炸是有可能的。二机部的同志也是朝这个目标安排工作的。所以给中央的报告里，二机部的同志认为第一颗原子弹的爆炸，宜早不宜迟，应该尽可能抓紧时间，抓紧工作，力争早日爆炸，于是就写上了两三年时间实现第一颗原子弹的爆炸。他们确信，只要抓紧，这是可以实现的。

1962年8月，二机部党组向中共中央报告，在1964年，不迟于1965年上半年实现第一颗原子弹爆炸的两年规划。中国人民解放军总参谋长罗瑞卿审阅后提出力争在1964年实现规划的要求，即要争取在1964年试爆第一颗原子弹。当时，根据刘少奇的建议，成立了以周恩来为首的原子能15人专门委员会，加强领导，保证这个规划的实现。

1964年6月，不带核燃料的原子弹模拟装置试验成功。这样，有关原子弹的最后一个技术问题解决了。接着，开始了第一颗原子弹爆炸试验的准备工作。

爆炸第一颗原子弹的准备工作一切就绪后，张爱萍、刘西尧向周恩来作了汇报。周恩来问刘西尧，假若暂时不试验行不行？刘西尧回答说，估计没有问题。但是，为了研制氢弹，还得首先爆炸原子弹，弄清原子弹的梯恩梯当量才行。周恩来为什么要提出暂缓核试验？因为当时的国际形势极其严峻，霸权主义者扬言，中国若进行核试验，他们就摧毁我们的核设施、核基地。于是，中央专门委员会经过多次研究，提出两个方案：一个是早试；另一个是晚试，先抓紧“三线建设”，待时机成熟后再试。但是，经反复考虑，主要是战略上进行认真分析后，毛泽东认为，原子弹是吓人的，不一定用，既然是吓人的，就要早响。于是，中共中央果断地选择了早试的方案。

1964年10月16日，北京时间下午3时，中国第一颗原子弹爆炸试验成功，其威力在2万吨梯恩梯当量以上。