החשיפה הראשונה של הפעילות הגרעינית של מדינת ישראל לפיתוח פצצת אטום אירע במהלך 1960. בחודשים הראשונים של השנה ביצעה צרפת שני ניסויים גרעיניים פומביים במדבר סהרה, והפכה באופן רשמי למדינה הרביעית בעלת יכולת גרעינית. ידיעות על קשרים בין ישראל לצרפת בנושא האטום החלו להתפרסם בעיתונות. באוקטובר פרסם העיתון הירדני אל שעב ידיעה על כך שישראל מפתחת פצצת אטום בסיוע צרפתי. ב-17 בדצמבר פרסם על כך גם העיתון הבריטי דיילי אקספרס, והפעם דובר שגרירות ישראל בלונדון הכחיש את הידיעה. הפרסום וההכחשה הישראלית פרסמו בישראל ובעולם, והדבר הביא לתגובות שרשרת. עיתונים אחרים בעולם החלו גם לפרסם תחקירים בנושא. ב-19 בדצמבר חשף העיתון וושינגטון פוסט, שהוועדה המשותפת של שני בתי הקונגרס ערכה דיון בנושא הידיעות על הפעילות הגרעינית של מדינת ישראל, ב-8 בדצמבר, ושהכור שישראל בנתה יאפשר לה לפתח פצצת אטום בתוך 5 שנים. עיתון בגרמניה חשף שגם מבצע סיני תוכנן מראש על פי הסכם צרפתי-ישראלי. גם ידיעה על כך שארצות הברית גילתה שישראל בונה כור ליד דימונה נחשפה.
לעומת זאת, העורך המדעי של העיתון ניו יורק טיימס טען שישראל אינה מסוגלת לייצר פצצות אטום, הכור קטן מדי ותהליך הזיקוק והריכוז של פלוטוניום דורש במפעל כימי מיוחד, שהקמתו דורשת הון עתק שאין למדינת ישראל.
העיתונאי שפרסם את הידיעה, צ'פמן פינצ'ר , היה מקורב למודיעין הבריטי והיה בעל קשרים בסוכנות הביון הבריטית. בשנת 2005 טען הגרדיאן כי הידיעה נשתלה על ידי פינצ'ר בכוונה (כחלק מחשיפה שעודפי מים כבדים שרכשה בריטניה מנורווגיה נמכרו לישראל ונשלחו לדימונה באותן השנים).
התגובות לחשיפה.
הפרסום הנרחב גרר התייחסות פומבית ראשונה של בן-גוריון לעניין זה, שבה אמר שהכור "מיועד לצורכי שלום בלבד". השבועון העולם הזה, פרסם ב-28 בדצמבר 1960 גיליון שהוקדש כולו לשמועות על פצצת האטום של ישראל. בגיליון העלו מספר טענות, בין השאר ששמעון פרס היה אחראי להדלפה במטרה להסיט את דעת הקהל מפרשת לבון, שעלות הקמת הכור על פי הערכות שפרסמו בעיתונות הזרה הייתה כ-500 מיליון ל"י, כשליש מתקציב המדינה ועל שלטון היחיד של בן-גוריון שקיבל את ההחלטה על הקמת הכור ללא שיתוף הממשלה או הכנסת. אורי אבנרי פרסם כתבה בשם "המדריך האטומי לאזרח הישראלי". בנוסף פרסמו תמונות של אזור הכור שאחת מהם הושחרה. ב-25 בדצמבר הודיע נשיא מצרים כי יפתח במלחמת מנע, אם יתברר שאכן ישראל בונה פצצת אטום.
בתחילת 1962, פרסם אליעזר לבנה מאמר בעיתון הארץ שיצא כנגד רעיון בניית דוקטרינה צבאית ישראלית עתידית המושתתת על טילים בליסטיים ועל נשק גרעיני. זמן קצר אחר כך ארגן לבנה יחד עם ישעיהו ליבוביץ מסיבת עיתונאים בירושלים, בה השתתפו כ-20 איש, חברים לשעבר בוועדה לאנרגיה אטומית, אנשי ציבור ואינטלקטואלים, בה קראו לפירוז אטומי של המזרח התיכון והקימו את הוועד לפירוז גרעיני של המזרח התיכון.
הוועד טען כי ביטחונה של ישראל אינו נשען על השגת פצצת אטום, אלא על מניעת התגרענות האזור כולו. כמו כן נטען כי השגת פצצת אטום תגרור מאמצים מוגברים של הערבים להשיגה אף הם, ולמאזן אימה העלול להמיט אסון על המפעל הציוני. בין חברי הוועד נמנו: מרטין בובר, אפרים אלימלך אורבך, יהושע בר-הלל, עקיבא ארנסט סימון, גרשם שלום, שמואל סמבורסקי, הרב לואיס יצחק רבינוביץ, וחבר הכנסת מהמפלגה הליברלית שניאור זלמן אברמוב.
במהלך 1962 יזמו מספר אספות נוספות, ערכו פניות לחברי כנסת, פרסמו מאמרים בעיתונות ולקראת סוף השנה ארגנו עצומה שקראה לממשלה להימנע מלהכניס נשק גרעיני לאזור. מספר חברי כנסת העלו הצעות לסדר יום ושאילתות על הנושא, ביניהם ישראל ברזילי, משה סנה, יעקב חזן ותופיק טובי. ב-7 באוגוסט דחתה הכנסת הצעה לסדר היום של מפ"ם ומק"י, לדיון בפירוז המזרח התיכון מנשק גרעיני. בתגובה אמר בן-גוריון שקווי היסוד של הממשלה כללו קריאה לפירוק נשק, אך לא נשמעה תגובה ממדינות ערב לקריאה זו. חבר הכנסת משה כרמל טען שהוא בעד פירוז, אך מאחר שמדינות ערב לא נענו לקריאה אין ברירה אלא לפתח את הנשק ואז לדון בפירוז מתוך עוצמה.
החוקר ד"ר אבנר כהן טוען כי בשלהי מאי 1967, ב"תקופת ההמתנה" שלפני מלחמת ששת הימים, הצליחה ישראל לאחר פעילות קדחתנית לבנות התקן גרעיני מאולתר.
במהלך "תקופת ההמתנה" צורפו משה דיין ומנחם בגין לממשלה, מעמדו של לוי אשכול נחלש, ומצבה האסטרטגי של המדינה השתנה - כל אלה הובילו שוב לשינוי מדיניות הממשלה בנושא הגרעין. בתקופה זו חדל הוועד לפירוז גרעיני של המזרח התיכון מפעילותו. אבנר כהן כותב כי תקופת פעילותו של הוועד הייתה הדבר הקרוב ביותר לדיון דמוקרטי פומבי במדיניות הגרעין של ישראל מאז ומעולם.
כורים גרעיניים בישראל.
למדינת ישראל כור מחקר גרעיני באזור שפך נחל שורק, אשר הוקם ב-1958 בגלוי ונמצא תחת פיקוח הסוכנות הבינלאומית לאנרגיה אטומית.
במסגרת מדיניותה הגרעינית של מדינת ישראל הוקמה בשנת 1960, בעזרת ממשלת צרפת, הקריה למחקר גרעיני ליד דימונה. ביוני 1960 טענה ישראל כי המבנה המוקם הוא "מפעל טקסטיל", בספטמבר אותה שנה תיארו אישים ישראלים את המבנה ההולך ונבנה כ"תחנת מחקר במטלורגיה", ולאחר מכן נטען כי זהו כור למטרות שלום בלבד. ממשלת ישראל מסרבת לפתוח את הכור לפיקוח בינלאומי, אף על פי שבעבר ביקרו בכור משלחות ביקורת אמריקאיות.
בשנת 1979 נקלט על ידי לוויינים הבזק שיוחס לפיצוץ אטומי באוקיינוס ההודי, ונטען שהוא קשור לניסוי גרעיני שערכו במשותף ישראל ודרום אפריקה.
יכולתה הגרעינית של ישראל.
הערכות ראשונות על אפשרות חתירתה של ישראל לנשק גרעיני פורסמו בתחילת שנות ה-60 של המאה ה-20. הערכות אלה זיהו את "הקריה למחקר גרעיני - נגב" כבסיס לתוכניות אלה.
על פי ההערכות, בעת מלחמת ששת הימים, היו בידי ישראל שני כלי נשק גרעיניים בעיצוב פרימיטיבי, על פי הערכות נוספות היו בידי ישראל באותה התקופה כ-13 כלי נשק גרעיניים ויש הטוענים כי כמות כזאת הייתה בידי ישראל רק ערב מלחמת יום הכיפורים. מקובל להניח כי הקפיצה הגדולה בכושר הייצור הישראלי התרחשה אי שם בתחילת שנות ה-70 של המאה ה-20, אז עברה ישראל לייצר כ-10 כלי נשק גרעיניים בשנה, רובם פצצות מימן, כאשר על פי ניתוח דגם פצצה שצילם מרדכי ואנונו בדימונה, מניחים כי פצצת גרעין ישראלית סטנדרטית מכילה 4 ק"ג פלוטוניום והיא בעלת עוצמה שבין 130–260 קילוטון (פי 10–20 מזו שהוטלה על הירושימה).
לאחר גילוייו של מרדכי ואנונו באמצע שנות ה-80 של המאה ה-20, התקבלה ההערכה שלישראל היה ארסנל תחמושת גרעינית בסדר גודל של 200 כלי נשק גרעיניים ב-1980. באמצע שנות ה-90 של המאה ה-20 הועלתה ההערכה לכ-400 כלי נשק גרעיניים מסוגים שונים כולל פצצות היתוך תרמו-גרעיני (פצצות מימן, החזקות יותר מפצצת אטום רגילה) וכלי נשק טקטיים אחרים. אם מידע זה נכון, הרי שישראל היא המעצמה הגרעינית השישית בגודלה בעולם. ב-2014 פורסם בארצות הברית מחקר שלפיו כמות הנשק הגרעיני שבידי ישראל עשויה להיות קטנה מכך בהרבה. על פי הערכה מנובמבר 2015, לישראל כ-115 ראשי קרב גרעיניים.
במקביל לפיתוח כלי הנשק הגרעיניים עצמם, פיתחה ישראל תוכנית טילים שיוכלו לשאת את כלי הנשק הללו לכל מטרה אפשרית. סדרת טילי יריחו שפיתחה ישראל כוללת שלושה דגמים: יריחו 1, יריחו 2 ויריחו 3. כאשר 2 הראשונים הם בעלי טווח של 500 ו-1,500 ק"מ בהתאמה, ואילו יריחו 3 המבוסס על משגר הלוויינים הישראלי "שביט" הוא בעל טווח שבין 4,500 ל-7,000 ק"מ, לדעת הממעיטים, כאשר הוא נושא ראש קרבי במשקל של טון (או 6,000 - 6,500 ק"מ בנשיאת ראש גרעיני ישראלי סטנדרטי במשקל 350 ק"ג) ועד 7,800 ק"מ לדעת המרבים.
טווחים כאלו מאפשרים לטילי הגרעין של ישראל לכסות את רוב שטחה הגדול של אסיה, את כל אירופה ואת כל אפריקה ואולי אף לאפשר פגיעה בחלקים הקרובים יותר של אמריקה הצפונית.
בנוסף, שלוש צוללות דולפין שהתקבלו מגרמניה בסוף שנות ה-90 של המאה ה-20 נושאות, על פי הערכות, ארבעה טילי שיוט מתוצרת ישראל, כל אחת, בעלי טווח של 1,500 ק"מ ומאפשרות לישראל להגיב במכה שנייה גם אם בסיסי הגרעין על אדמתה יוחרבו במכה הראשונה (ברירת שמשון). מבחינה זו, לא ידוע האם בנתה ישראל בסיסי סילו לטילים ("אסמים"), בסיסים אלו יכולים לאפשר לישראל להשתמש בטילים הגרעיניים שלה גם כאשר הבסיס שבו הם מאוחסנים מותקף בנשק גרעיני.
יתרון משמעותי בשיגור טיל גרעיני מצוללת הוא בכך שבעצם שיגור הטיל אין סיכון של אוכלוסיית המדינה. היות שלישראל יש מספר מועט של צוללות, המוגבלות בטווח הפעילות שלהן ובמספר הטילים שהן נושאות, יהיה זה בזבזני מבחינת כושר ההרתעה להשתמש בהן למכה ראשונה, אם כי, בשל הסיכונים הכרוכים בשיגור נשק גרעיני מתוך שטחה של המדינה, במיוחד בשל אחוזי הכישלון הגבוהים יחסית בעת שיגור השביט (שני כישלונות בשיגור לווייני "אופק", אם כי בתנאים קשים מאוד של שיגור אנכי וכנגד סיבוב כדור הארץ כדי למנוע את נפילת הלוויינים בשטח מדינות אויב) שעליו, על פי הערכות, מבוססים הטילים ארוכי הטווח של ישראל, קיימת אפשרות שישראל תשתמש בצוללות כבר במכה הראשונה של תרחיש קיצוני שבו היא תבחר להשתמש בנשק גרעיני.