中國獨立自主搞兩彈一星工程的過程是非常艱辛的，而且還充滿了危險，包括敵對勢力密謀核打擊中國，讓中國的原子彈工程胎死腹中。當年陳毅元帥曾親自給研究原子彈的科學家打氣說：我這個外交部長的腰杆現在還不太硬。你們把原子彈搞出來，我的腰杆就硬了！
核試驗的地點選擇比較複雜，要評估很多因素：首先人口要稀少。其次是足夠隐秘，防止被監視。最後一點就是地勢平坦，沒有遮掩物，便與觀察核試驗的效果。一開始選擇的試驗地點是敦煌，後來定下來羅布泊地區，這個改變有一點重要原因：敦煌試驗功能比較小，隻有兩萬噸tnt當量。此前，美國在比基尼島完成了氫彈試驗，有幾百萬噸tnt當量。我國認為，既然選了做核試驗，就應當一地多用，既要進行低當量的原子彈試驗，還能進行大當量的氫彈試驗。
羅布泊地區的環境非常惡劣，隻有光秃秃的沙漠，方圓數百公裡沒有人煙。當地淡水奇缺，限量飲用水是從遠處拉來的又苦又鹹的雨水。職工沒澡可洗，隻能用“幹洗”來清潔，難聽點說就是用手搓。這裡一年刮一場風，從春天刮到冬天。由于風吹日曬，人們的手和臉裂得就像哈密瓜的皮。
而且，困難不但來自羅布泊，還來自境外。美國肯尼迪政府收到了我國核試驗的風聲，不斷動用u-2高空偵察機和“日冕”間諜衛星對我國進行偵察，甚至想和蘇聯聯手對我國采取軍事行動。從1961年起，美國利用從灣灣起飛的u-2高空偵察機多次飛臨蘭州等地偵察，還利用間諜衛星拍攝核設施照片。1961年末美軍報告稱：中國可能在1962~1964年試爆原子彈，到1965年擁有小型原子彈，然後再有5年就能擁有氫彈。
1963年1月，在美國政府讨論禁止核試驗條約的會議上，肯尼迪明确表示，他着重考慮的是，如何防止中國擁有和使用核武器。肯尼迪聲稱，即使少量的核武器掌握在中國手中，"對我們大家都是非常危險的"。
1963年2月，美國助理國防部長保羅尼采向參謀長聯席會議提出報告，請求參聯會研究"使用勸導、壓力和威脅手段迫使中國簽署禁試條約"的可能性，并得到了參聯會的支援，參聯會列出了各種可能的打擊手段。
肯尼迪政府制定了一個叫做“亡命之徒”的軍事行動計劃，企圖對我國的核基地進行襲擊。這份計劃包含了四種方案。第一個，就是美軍公開實施正常空中轟炸。第二個，就是由蔣軍實施空中轟炸，第三個，就是由派遣到中國的間諜秘密進行地面襲擊。最後一個，就是空投一百名蔣軍特種兵進行破壞。
結果，這個計劃因為兩個原因不了了之，一個是美國考慮政治軍事風險太大，美國決策層後來認為用先發制人的軍事打擊來阻止或拖延中國成為核國家，即使能成功也代價高昂。畢竟，美國冷戰中的主要對手是蘇聯，如果美國發動了襲擊，那麼中國對美國的仇恨将是長期的，還可能把中國重新推到蘇聯一邊。
另一個原因就是在1963年11月，在我國首次原子彈試驗的前一年，肯尼迪遇刺身亡。1963年11月22日，美國總統肯尼迪在夫人傑奎琳和德克薩斯州州長康納利陪同下，乘坐敞蓬轎車駛過德克薩斯州達拉斯的迪利廣場時，一顆子彈飛來，肯尼迪遭到刺殺身亡。
但是美國政府依然頻繁和蘇聯政府秘密會談，他們讨論的結果至今仍然是個謎。直到新上任的美國總統林登·約翰遜才終結了這些核打擊中國的計劃，約翰遜認為一個師出無名的軍事打擊會付出沉重的外交代價，美國需要對中國采取更靈活的政策。其實這裡起主要作用的是中國已經爆炸成功了原子彈，已經成為事實上的核國家。
對于美蘇的表演，毛主席一直在認真關注，他認為，美國越是蠢蠢欲動，越說明它懼怕中國擁有原子彈。他嚴肅地說：原子彈要爆響！這番話，對我國原子彈的誕生起到了催産作用。我國大大加快的核試驗的程序。
1964年10月16日，我國正式開始原子彈試驗。這裡有一個非常驚險的故事，那就是：一位同志踢出了關鍵的一腳，拯救了這次試驗。當時，選用的是地面塔爆的進行核試驗。需要把原子彈裝在吊籃裡，送上102米高的鐵塔。在吊籃剛剛升上十幾米高的時候，天有不測風雲，羅布泊刮起了六七級的大風，鐵塔左右搖擺，鋼絲上下抖動。危機關頭，鋼絲繩從滑輪的凹槽裡跳了出來，裝着原子彈的吊籃就這麼被卡在塔上，簡直就是電影《死神來了》的現場版。千鈞一發的時候，負責起吊任務的王煥榮同志，以異乎尋常的速度攀上了鐵塔，在塔頂情急之下對着鋼絲猛踢一腳，沒想到這一腳把鋼絲踢回了原位，将原子彈順利送上了塔頂。這一腳，估計中國男足一輩子也踢不出來。
當天15時正。金光噴發，火球淩空，在山呼海嘯的巨響中，一朵巨大的蘑菇雲冉冉升起，直入雲霄。中國第一顆原子彈試驗成功了。
當晚，人民大會堂正在舉辦晚會，有三千多名演員到場。毛主席微笑着對的周恩來說：要不要把好消息告訴他們？周恩來心領神會的點了點頭，在晚會結束後向大家宣布“告訴大家兩個好消息，第一個就是赫魯曉夫下台了，第二個，我們第一顆原子彈今天試驗成功了”
整個大廳歡聲雷動，風趣的周總理說：“同志們，你們要小心，可不能把地闆蹦塌了！”這個消息，很快傳遍了世界。根據美籍華人的回憶：消息傳到美國之後，就連美國路人都因為這個新聞而注視着我這個中國人，這種注視讓人非常自豪！