Proyek bom atom Soviet
Rancangan bom termonuklir awal

Ide-ide awal mengenai bom fusi datang dari spionase dan pemikiran internal Soviet. Walaupun spionase itu membantu pemikiran Soviet, konsep H-bomb Amerika yang awal memiliki berbagai kelemahan substansial, maka mungkin saja malah membingungkan, bukannya membantu, usaha Soviet atas bom nuklir. Para perancang bom termonuklir awal bervisi menggunakan satu bom atomik sebagai pemicu yang menyediakan panas dan kompresi yang dibutuhkan untuk memulai reaksi termonuklir dalam selapis deuterium cair di antara material fisil dan bahan kimia ledakan besar yang mengelilinginya. Kelompok itu pun menyadari ketiadaan panas dan kompresi deuterium yang cukup akan menghasilkan suatu fusi bahan bakar deuterium yang tak signifikan.
Kelompok penelitian Andrei Sakharov di FIAN pada 1948 mendapatkan konsep kedua yang mana menambahkan satu kulit uranium tak kaya alami di sekitar deuterium akan meningkatkan konsentrasi deuterium di perbatasan uranium-deuterium dan hasil keseluruhan alat, karena uranium alami akan menangkap neutron and itself fission as part of the thermonuclear reaction. Ide bom fisi-fusi-fisi berlapis ini membuat Sakharov menyebutnya sloika, atau cake berlapis. Juga diketahui sebagai RDS-6S, atau Bom Ide Kedua. Ide bom kedua ini bukanlah bom termonuklir yang telah dikembangkan sepenuhnya dalam artian kontemporer, tetapi adalah langkah krusial antara bom fisi murni dan “super” termonuklir. Karena tiga tahun tertinggal dalam menerobos kompresi radiasi dibandingkan dengan Amerika Serikat, usaha pengembangan Uni Soviet menelusuri alur yang berbeda. Amerika Serikat memutuskan meloncati bom fusi satu tingkat dan membuat bom fusi dua tingkat sebagai upaya utama mereka. Tidak seperti Uni Soviet, bom fisi lanjutan RDS-7 yang analog tidak dikembangkan lebih jauh, malahan, RDS-6S 400 kiloton satu tingkat-lah yang menjadi pilihan bom Soviet.
Rancangan Cake Lapis RDS-6S diledakkan pada 12 Agustus 1953, memproduksi hasil sebesar 400 kiloton, kurang lebih sepuluh kali lebih kuat daripada tes Soviet sebelumnya manapun. Pada sekitar waktu ini, Amerika Serikat meledakkan super pertamanya yang menggunakan kompresi radiasi pada 1 November 1952, berkode Mike. Walau Mike sekitar dua puluh kali lebih dahsyat daripada RDS-6S, rancangannya tidak praktis digunakan, tidak sama dengan RDS-6S.
Setelah sukses meluncurkan RDS-6S, Sakharov mengusulkan versi yang ditingkatkan dengan nama RDS-6SD. Bom ini terbukti cacat, tidak pernah dibangun maupun diuji. Tim Soviet juga mengerjakan konsep RDS-6T, tetapi juga terbukti buntu.
Pada tahun 1954, Sakharov mengerjakan konsep ketiga, bom nuklir dua tingkat. Ide ketiga menggunakan gelombang radiasi bom fisi, tidak hanya panas dan kompresi, untuk memanaskan reaksi fusi, serta paralel dengan penemuan oleh Ulam dan Teller. Tidak seperti RDS-6S bom yang didorong, yang mana menempatkan bahan bakar fusi di dalam pemicu primer bom A, super termonuklir menempatkan bahan bakar fusi dalam struktur sekunder dekat pemicu bom A, di mana ia dikompresi dan dipanaskan oleh radiasi sinar x bom A. Dewan Teknis Saintifik KB-11 menyetujui rencana untuk lanjut dengan desain ini pada 24 Desember 1954. Spesifikasi teknis untuk bom baru ini selesai pada 3 September 1955, ditunjuk RDS-37.
RDS-37 berhasil diuji pada tanggal 22 September 1955 dengan serahan 1,6 megaton. Hasil ini hampir seratus kali lebih besar dari bom atom pertama Soviet enam tahun sebelumnya, menunjukkan bahwa Uni Soviet bisa bersaing dengan Amerika Serikat.