Efter at Estland som følge af Molotov-Ribbentrop-pagten fra 1939 mellem Hitler og Stalin tilfaldt det kommunistiske Sovjetunionen, blev Paldiski omdannet til en vigtig sovjetisk militær- og ubådsbase. I 1962 oprettede den sovjetiske flåde et stort træningscenter (kalder YT393) på området, til uddannelse af kadetter til den sovjetiske atomubådsflåde. Fra da af blev byen en lukket by, der var afskåret med pigtrådshegn fra omverdenen og officielt ikke eksisterede. I 1968 blev der i forbindelse med træningscenteret åbnet en 70Mw eksperimentel atomreaktor. I 1982 fulgte en anden træningsreaktor på 90 Mw. Alle militær- og flådefaciliteterne dækkede et område på 65m2. Paldiski forblev lukket by indtil Sovjetunionens kollaps og russisk troppetilbagetrækning i 1994 – om end esterne først endeligt fik overdraget Paldiski i 1995. Begge atomreaktoren blev lukket ned i 1989 og reaktorkernerne forseglet i hver sin betonsarkofag.