Under hans ledelse testet Sovjetunionen ut sin første plutonium-baserte kjernefysiske innretning i 1949. Av den grunn er han husket som «The Father of the Soviet Atomic Bomb». Etter å ha studert både fysikk og maritime ingeniørfag. Kurtsjatov var vitenskapelig assistent ved fakultet for fysikk ved Ioffe Fysikalsk-Technical Institute i Baku, Aserbajdsjan og senere jobbet han under dr. Abram Fedorovich Ioffe ved det Fysisk-Tekniske Instituttet for ulike problemstillinger knyttet til radioaktivitet. I 1932 fikk han støtte til sin egen kjernefysiske forskning som sto bak Sovjetunionens første syklotron i 1939.