היסטוריה של הנשק הגרעיני
פרויקט הגרעין הסובייטי

ברית המועצות לא שותפה בסוד הנשק החדש שפותח על ידי ארצות הברית ובעלות הברית האחרות. במהלך המלחמה הודלף מידע אודות הנשק החדש על ידי מספר מרגלים סובייטים מתנדבים שהיו מעורבים בפרויקט מנהטן, אשר כונו בשם הקוד "אנורמוז". כך יכול היה מדען הגרעין הסובייטי איגור קורצ'טוב לעקוב בזהירות אחר התנהלות הפרויקט. סטלין לא הופתע כלל כאשר טרומן בישר לו בוועידת פוטסדאם אודות "נשק הרסני חדש" שברשותו. טרומן, מאידך, הופתע מחוסר העניין שהביע סטלין.
איש מהמרגלים הסובייטים בפרויקט האמריקני לא היה רוסי וכולם פעלו בהתנדבות. המוערך מביניהם היה קלאוס פוקס, פיזיקאי תאורטיקן שהיגר מגרמניה ולקח חלק במאמציהם המוקדמים של הבריטים בנושא הגרעין. קלאוס היה אחד מחברי המשלחת הבריטית למעבדות לוס אלמוס במהלך המלחמה. הוא היה מעורב בצורה ישירה בפיתוח הפצצות בעלות מנגנון הקריסה (כדוגמת "איש שמן" ו"גאדג'ט" שהתפוצצה בניסוי טריניטי) והדליף פרטים אודות "גאדג'ט" לאנשי הקשר הסובייטיים עמם עבד. מרגלים אחרים בלוס אלמוס, שאיש מהם לא הכיר את רעהו, היו תאודור הול ודייוויד גרינגלס. המידע שהודלף לרוסים לא עבר לרמה האופרטיבית אותה תקופה, שכן רוסיה הייתה שקועה עדיין מעל צווארה במלחמה באירופה מכדי שתוכל להקדיש משאבים ראויים לפרויקט החדש.
בשנים שלאחר מלחמת העולם השנייה, הפך נושא השליטה בנשק הגרעיני לנקודת מחלוקת בינלאומית. רבים ממדעני לוס אלמוס שהיו שותפים לבניית הפצצה החלו לקרוא לבקרה בינלאומית על אנרגיה גרעינית. אולם בשל חוסר האמון בכוונות הסובייטים, פעלו מקבלי ההחלטות בארצות הברית לשימור מונופול אמריקני בתחום הגרעין. תוכנית עקרונית לבקרה בינלאומית אמנם הועלתה באו"ם על ידי ברנרד ברוך (תוכנית ברוך), אולם היה ברור הן לאמריקנים והן לסובייטים שהיה זה ניסיון שעיקרו לטרפד את מאמצי הגרעין של הרוסים. הסובייטים הטילו וטו על התוכנית, ובכך הביאו קץ לכל דיון בנושא אנרגיה גרעינית שמטרתו איסור גורף לשימוש בנשק גרעיני.
כל אותה העת הפנו הסובייטים משאבים תעשייתיים וכוח אדם רב לטובת פיתוח עצמאי של נשק גרעיני. הבעיה הראשונית של הסובייטים הייתה מחסור בחומרי גלם. לא נמצאו מחצבי אורניום בברית המועצות ובמקביל חתמה ארצות הברית על הסכמים לרכישת מונופולים על המחצבים הידועים ביותר בקונגו הבלגית. ברית המועצות עשתה שימוש בעבודת כפייה לצורך כרייה במחצבים הישנים בצ'כוסלובקיה, שהייתה תחת שליטתם לאחר המלחמה ובנוסף נמשכו ניסיונות איתור מחצבים (שלבסוף נמצאו) בתחום ברית המועצות. לפיתוח טכנולוגיה תעשייתית לייצור אורניום נוצרו צוותים של כימאים סובייטיים בולטים בהובלת ויקטור חלופין ואלכסנדר גרינברג. לקידום הנושא הם קיבלו גישה לחומרים סודיים, שהתקבלו על ידי סוכני המודיעין הסובייטי מארצות הברית.
כיומיים לאחר הפצצת נגסאקי פרסמה ממשלת ארצות הברית דו"ח רשמי אודות פרויקט מנהטן. הדו"ח פורסם על ידי פיזיקאי מפרינסטון בשם הנרי דוולף סמית, מכאן כינויו – דו"ח סמית, והוא התמקד באתרי היצור ובהיקף ההשקעה, כשחלק ממטרתו להצדיק את הוצאות המלחמה בפני הציבור האמריקני. התוכנית הסובייטית, תחת עינו הפקוחה של ראש הנ.ק.ו.ד. לשעבר לברנטי בריה, עשתה שימוש במידע אשר בדו"ח כתוכנית מתאר במטרה לשכפל ככל הניתן את התהליך האמריקני. "הערים הסודיות" – המקבילות הסובייטיות להאנפורד ולאוק רידג' – נעלמו מהמפות בעשורים שלאחר מכן.
באתר הסובייטי המקביל למעבדות לוס אלמוס, ארזאמאס-16, הוביל הפיזיקאי יולי חריטון את המאמץ המדעי לפתח נשק גרעיני. בריה לא נתן אמון במדעניו ובמידע המודיעיני שנאסף, ולכן הקצה צוותים כפולים של מדענים שעבדו על אותו פרויקט מבלי שיידעו אלה על אלה. אם הגיעו למסקנות שונות, עימת בין הצוותים לצורך דיון וויכוח על הממצאים. בריה השתמש במידע שנאסף על פרויקט מנהטן כאמצעי לבדוק ולפקח אחר התקדמות מדעניו. מאמציו לשכפל את הפרויקט האמריקני אף גרמו לו לוותר על פצצות בעלות מבנה טוב ויעיל יותר, רק בשל רצונו לדבוק בדגם פצצת "איש שמן" האמריקנית שהוכחה כיעילה.
ב-29 באוגוסט 1949, הניבו מאמצי הסובייטים פרי, כאשר ערכו ניסוי בפצצת ביקוע ראשונה שכונתה "Joe-1". הניסוי הקדים בשנים אחדות את ההערכות האמריקניות לגבי התקדמותם. ארצות הברית הייתה הראשונה לבשר על אודות הפצצה הסובייטית הראשונה, שכן זיהתה את הנשורת הגרעינית שנוצרה באתר הניסוי בסמיפלטינסק.
אובדן המונופול האמריקני על הנשק הגרעיני סימן את תחילת מרוץ החימוש הגרעיני. האמריקנים הגיבו בדאגה ובחשש כבד, אשר לימים הובילו למקרתיזם. עוד לפני כן הכריז הנשיא טרומן על החלטתו לפתוח בתוכנית קדחתנית לפיתוח פצצה בעלת עוצמה חזקה בהרבה מזו שהוטלה על יפן: פצצת המימן.