中国独立自主搞两弹一星工程的过程是非常艰辛的，而且还充满了危险，包括敌对势力密谋核打击中国，让中国的原子弹工程胎死腹中。当年陈毅元帅曾亲自给研究原子弹的科学家打气说：我这个外交部长的腰杆现在还不太硬。你们把原子弹搞出来，我的腰杆就硬了！
核试验的地点选择比较复杂，要评估很多因素：首先人口要稀少。其次是足够隐秘，防止被监视。最后一点就是地势平坦，没有遮掩物，便与观察核试验的效果。一开始选择的试验地点是敦煌，后来定下来罗布泊地区，这个改变有一点重要原因：敦煌试验功能比较小，只有两万吨tnt当量。此前，美国在比基尼岛完成了氢弹试验，有几百万吨tnt当量。我国认为，既然选了做核试验，就应当一地多用，既要进行低当量的原子弹试验，还能进行大当量的氢弹试验。
罗布泊地区的环境非常恶劣，只有光秃秃的沙漠，方圆数百公里没有人烟。当地淡水奇缺，限量饮用水是从远处拉来的又苦又咸的雨水。职工没澡可洗，只能用“干洗”来清洁，难听点说就是用手搓。这里一年刮一场风，从春天刮到冬天。由于风吹日晒，人们的手和脸裂得就像哈密瓜的皮。
而且，困难不但来自罗布泊，还来自境外。美国肯尼迪政府收到了我国核试验的风声，不断动用u-2高空侦察机和“日冕”间谍卫星对我国进行侦察，甚至想和苏联联手对我国采取军事行动。从1961年起，美国利用从湾湾起飞的u-2高空侦察机多次飞临兰州等地侦察，还利用间谍卫星拍摄核设施照片。1961年末美军报告称：中国可能在1962~1964年试爆原子弹，到1965年拥有小型原子弹，然后再有5年就能拥有氢弹。
1963年1月，在美国政府讨论禁止核试验条约的会议上，肯尼迪明确表示，他着重考虑的是，如何防止中国拥有和使用核武器。肯尼迪声称，即使少量的核武器掌握在中国手中，"对我们大家都是非常危险的"。
1963年2月，美国助理国防部长保罗尼采向参谋长联席会议提出报告，请求参联会研究"使用劝导、压力和威胁手段迫使中国签署禁试条约"的可能性，并得到了参联会的支持，参联会列出了各种可能的打击手段。
肯尼迪政府制定了一个叫做“亡命之徒”的军事行动计划，企图对我国的核基地进行袭击。这份计划包含了四种方案。第一个，就是美军公开实施常规空中轰炸。第二个，就是由蒋军实施空中轰炸，第三个，就是由派遣到中国的间谍秘密进行地面袭击。最后一个，就是空投一百名蒋军特种兵进行破坏。
结果，这个计划因为两个原因不了了之，一个是美国考虑政治军事风险太大，美国决策层后来认为用先发制人的军事打击来阻止或拖延中国成为核国家，即使能成功也代价高昂。毕竟，美国冷战中的主要对手是苏联，如果美国发动了袭击，那么中国对美国的仇恨将是长期的，还可能把中国重新推到苏联一边。
另一个原因就是在1963年11月，在我国首次原子弹试验的前一年，肯尼迪遇刺身亡。1963年11月22日，美国总统肯尼迪在夫人杰奎琳和德克萨斯州州长康纳利陪同下，乘坐敞蓬轿车驶过德克萨斯州达拉斯的迪利广场时，一颗子弹飞来，肯尼迪遭到刺杀身亡。
但是美国政府依然频繁和苏联政府秘密会谈，他们讨论的结果至今仍然是个谜。直到新上任的美国总统林登·约翰逊才终结了这些核打击中国的计划，约翰逊认为一个师出无名的军事打击会付出沉重的外交代价，美国需要对中国采取更灵活的政策。其实这里起主要作用的是中国已经爆炸成功了原子弹，已经成为事实上的核国家。
对于美苏的表演，毛主席一直在认真关注，他认为，美国越是蠢蠢欲动，越说明它惧怕中国拥有原子弹。他严肃地说：原子弹要爆响！这番话，对我国原子弹的诞生起到了催产作用。我国大大加快的核试验的进程。
1964年10月16日，我国正式开始原子弹试验。这里有一个非常惊险的故事，那就是：一位同志踢出了关键的一脚，拯救了这次试验。当时，选用的是地面塔爆的进行核试验。需要把原子弹装在吊篮里，送上102米高的铁塔。在吊篮刚刚升上十几米高的时候，天有不测风云，罗布泊刮起了六七级的大风，铁塔左右摇摆，钢丝上下抖动。危机关头，钢丝绳从滑轮的凹槽里跳了出来，装着原子弹的吊篮就这么被卡在塔上，简直就是电影《死神来了》的现场版。千钧一发的时候，负责起吊任务的王焕荣同志，以异乎寻常的速度攀上了铁塔，在塔顶情急之下对着钢丝猛踢一脚，没想到这一脚把钢丝踢回了原位，将原子弹顺利送上了塔顶。这一脚，估计中国男足一辈子也踢不出来。
当天15时正。金光喷发，火球凌空，在山呼海啸的巨响中，一朵巨大的蘑菇云冉冉升起，直入云霄。中国第一颗原子弹试验成功了。
当晚，人民大会堂正在举办晚会，有三千多名演员到场。毛主席微笑着对的周恩来说：要不要把好消息告诉他们？周恩来心领神会的点了点头，在晚会结束后向大家宣布“告诉大家两个好消息，第一个就是赫鲁晓夫下台了，第二个，我们第一颗原子弹今天试验成功了”
整个大厅欢声雷动，风趣的周总理说：“同志们，你们要小心，可不能把地板蹦塌了！”这个消息，很快传遍了世界。根据美籍华人的回忆：消息传到美国之后，就连美国路人都因为这个新闻而注视着我这个中国人，这种注视让人非常自豪！