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条目：朝鮮核問題和朝鲜的大规模杀伤性武器
朝鮮民主主義人民共和國於1974年加入國際原子能總署，1985年簽署《不擴散核武器條約》，接受國際原子能總署監督以及多次核武器是否發展之核查。美國從1970年代開始關注朝鮮的核武器發展，1988年下半年美國正式對國際宣稱朝鮮可能正在開發核武器的訊息，隨即引起朝鮮政府的強烈反應和國際社會的廣泛關注。自1989年開始，朝鮮陸續和韓國、日本、美國、俄羅斯和中華人民共和國等進行有關核武器撤除之談判。1993年，朝鮮首次威脅要退出《不擴散核武器條約》。1994年5月30日，聯合國安全理事會提出對朝鮮的核武器發展計劃進行調查並實施制裁。1994年6月美國總統吉米·卡特前往平壤協調後，朝鮮與美國達成限制核武器發展的《朝核問題框架協定》，其中朝鮮必須凍結所有核計劃的進行，並在所有核設施上加裝監控系統且禁止一切相關計劃的重新展開，藉此換取與美國之間的外交互動關係得以正常化，同時美國、日本和韓國應滿足朝鮮將原本石墨慢化核反應爐替換為輕水反應爐，以能夠繼續維持朝鮮自身對於核子動力能源的要求。之後美國指責朝鮮秘密進行濃縮鈾的提煉計劃，並且計劃切斷能源等補助，直到2002年8月有關輕水核反應爐的建設才於平壤奠基準備開工。2002年10月，美國透過偵察機構掌握了朝鮮仍在秘密研製核武器的證據，對朝鮮政府所發布的核計劃提出異議。對此朝鮮政府承認美國的相關指控，隨即引起國際社會對於朝鮮核武器發展的關注。2003年1月30日，朝鮮以美國和韓國所提供的能源計劃與補償措施無法滿足自身能源需求為由，宣布退出《不擴散核武器條約》，對此中華人民共和國積極作出協調，並且於北京舉辦六方會談進行談判。
2005年2月10日，朝鮮公開聲稱擁有核武器的應用技術，引起許多國家對於國家安全問題的反彈並要求朝鮮廢除核武器計劃。由於缺乏相關的核試驗，​​許多專家懷疑朝鮮政府的說法。同年9月13日召開的第四輪六方會談第二階段會議上，參與國代表一致通過《第四輪六方會談共同聲明》，聲明中朝鮮承諾如果美國願意向朝鮮提供輕水反應爐，朝鮮願意放棄一切核武器與現有核計劃並且重新加入《不擴散核武器條約》；對此美國則表示朝鮮應該先放棄核武器並且遵守《不擴散核武器條約》等安全保障協定，否則任何國家都不應該與朝鮮展開如輕水反應爐等核技術合作。2006年7月5日，朝鮮在無預警情況下發射了大浦洞2號、勞動-1和飛毛腿飛彈等7枚飛彈並且全數落在日本海，日本隨即要求聯合國處理朝鮮導彈試射的問題。2006年10月，朝鮮政府繼續表示由於受到美國等國家的恐嚇，將會進行核試驗來確保國家的地位。2006年10月9日，朝鮮民主主義人民共和國政府發布消息宣佈在咸鏡北道吉州郡順利進行了地下核試驗，美國地質調查局與日本氣象廳地震火山部等機構也在朝鮮檢測出約4.3級的地震。在藉由飛機來對核試驗的設備進行放射性同位素檢測後，絕大多數美國情報官員認為朝鮮的確擁有相關的核武器技術；另一部分人士則表示朝鮮核試驗的核武爆炸當量可能不到幾千噸，而爆炸產生的震度規模小於以往其他國家的初次核試驗，認為可能只有部分測試順利完成。美國、韓國、中華人民共和國、俄羅斯和日本對於這次核測試加以批評。在核試驗的隔天，朝鮮代表朴吉淵表示朝鮮政府正在準備進一步的核武器測試計劃，呼籲美國和朝鮮進行對話以避免爆發核戰爭。聯合國安全理事會在10月14日一致通過關於朝鮮核問題的《聯合國安理會1718號決議》，公開對朝鮮核武器測試表示譴責，要求朝鮮放棄核武器和核計劃、立即無條件重返六方會談以及針對相關領域採取制裁措施。
2007年1月6日，朝鮮官方進一步公開證實朝鮮軍方已經擁有核武器。2007年2月13日的六方會談上通過協議，要求朝鮮關閉境內的核設施並交由第三者機構審查，而其他國家應該提供朝鮮必要的經濟援助。朝鮮在2007年7月14日宣布關閉寧邊原子能研究中心的核心反應爐等設施，在隔天接受國際原子能總署監督人員的確認，2008年6月26日向六方會談的代表團提交國內核子計劃以及及核子設施的清單，美國則在同年10月11日將朝鮮從「支持恐怖主義國家」的名單中除名並取消相關的貿易制裁。2009年4月25日，聯合國安理會譴責朝鮮再度進行遠程火箭的發射實驗，隨後朝鮮政府宣布重新啟動核燃料鈽的製造並命令主要核設施內的國際監督人員離境，對此國際原子能總署總幹事穆罕默德·巴拉迪在接受採訪時表示朝鮮已經擁有「完善的」核技術。2009年5月25日，朝鮮政府發布消息表示已經進行了第二次地下核試驗，並且普遍認為引起規模4.7級的地震。儘管官方並沒有提供核武器測試的詳細地點，一般認為是在第一次核測試地點附近、位於金策市東北約75公里處。朝鮮嘗試開發能夠於實際戰場上應用的核武器計劃以及不斷試射彈道飛彈，也導致自身與韓國、美國和日本之間的外交關係漸趨緊張；聯合國於2009年6月12日通過執行針對平壤的制裁措施《聯合國安理會1874號決議》，加強對朝鮮的經濟制裁並授權各國可攔檢運往朝鮮的可疑船隻與貨物。2012年4月，朝鮮在憲法修正案中提及自身為擁有核武器的國家。瑞典研究核輻射的科學家拉斯·艾瑞克·德吉（Lars-Erik De Geer）聲稱在2010年4月中旬和5月11日時，朝鮮極有可能進行2次相當於50噸至200噸的核試驗，但韓國和美國政府認為這說法缺乏可以驗證的地震數據。
2017年9月，中国科学技术大学地震与地球内部物理重点实验室温联星教授课题组在分析地震仪观测记录后，确认朝鲜于2017年9月3日11时30分（当地时间12时）在丰溪里核试验基地进行了一次地下核试验。这次核爆位于北纬41度17分53.52秒、东经129度4分27.12秒，定位误差为100米，与朝鲜之前在2016年9月9日、2016年1月6日、2013年2月12日和2009年5月25日举行的核爆试验位于同一座山下。此次核爆当量为108.3±48.1千吨，创下朝鲜历次核爆的最高纪录。其中，2016年9月9日核爆当量为17.8±5.9千吨，2016年1月6日核爆当量为11.3±4.2千吨，2013年2月12日核爆当量为12.2±3.8千吨，而2009年5月25日核爆当量则为7.0±1.9千吨。报告指出，此次核爆的威力已达到了美国1945年投放在日本长崎的“胖子”原子弹威力的3至7.8倍。
目前普遍認為朝鮮至少擁有6枚核武器的儲備量，且依照其濃縮鈾的使用計劃將在2015年時將核武器儲存提高至48枚之譜。朝鮮相關的核武器應用技術可能是由巴基斯坦、中華人民共和國或者是俄羅斯轉手提供，並且參考冷戰期間從埃及取得的飛毛腿飛彈。同時官方也宣稱已經擁有與現有核武器相應的投射技術，朝鮮軍方正在發展如大浦洞2號飛彈這類能夠搭乘核彈頭飛抵美國西岸的洲際彈道飛彈，也希望能夠發展出車載的中程或者遠程彈道飛彈。儘管國際社會陸續對於朝鮮的核試驗進行制裁或談判，但是包括金正日和繼承人金正恩都不曾宣布放棄核武器的發展，一些分析家認為朝鮮政府是希望透過威脅的方式來換取國家的安全保障與經濟上面的援助。例如在2012年2月29日時，朝鮮宣布暫停有關濃縮鈾的提煉作業以及試射遠程彈道飛彈，並且允許國際監督人員掌握在其主要核設施的操作流程；對此美國總統巴拉克·歐巴馬則表示如果朝鮮願意做出更多讓步並且確實實現承諾後，美國政府也會願意提供人道主義援助給朝鮮地區。2012年12月朝鮮成功進行衛星火箭試射後，許多外國媒體認為朝鮮政府趁機發展導彈。
2017年9月3日，朝鲜军方在丰溪里核试验场进行了一次核试验，之后朝鲜中央电视台对外发布声明，宣称朝鲜进行了一次氢弹试验并取得完全成功，外界普遍认为此次朝鲜核试验爆炸当量在5万到10万吨TNT之间。
2018年4月20日，朝鲜官方宣布停止核试验并关闭丰溪里核试验场，之后朝鲜政府邀请了来自中華人民共和國、俄罗斯、美国、英国和韩国的记者出席关闭核试验场仪式，并在5月24日爆破拆除了核试验设施。