1941年12月7日珍珠港事件后美国开始介入第二次世界大战。当时美国情报机构了解到纳粹德国从1937年2月就开始执行“铀计划”，美国科学家强烈要求必须抢在纳粹德国之前研制出原子弹。1941年12月6日美国正式启动了代号为“曼哈顿”的绝密计划。时任美国总统罗斯福赋予这一计划以“高于一切行动的特别优先权”：在“曼哈顿”工程管理区内汇集了以奥本海默为首的一大批来自世界各国的科学家，在某些部门带博士头衔的人甚至比一般工作人员还要多，其中不乏诺贝尔奖得主。“曼哈顿”工程在顶峰时期曾经起用了53.9万人，总耗资高达25亿美元。这是在此之前任何一次武器实验所无法比拟的。1942年初美国科学家已对原子弹的机制、应该努力的方向以及费用和时间等都有了大致的构想，但核研究的庞大工程已经超过了科学研究机构的能力。当时美国经济已经转向战争，没有一家工业公司能在短期内完成有关生产设施的建设。美国核研究的负责人之一布什认为：只有军队以最高优先权才能在战争结束前生产出核原料来。1942年3月9日他在给罗斯福总统的报告中强调了原子弹的光明前景，提出把全部的研制和生产管理移交给军队。6月17日布什给罗斯福准备了一份将核计划全部交给军队领导执行的详细报告。罗斯福立即批复了布什的报告。1942年12月2日在恩利克·费米的指导下芝加哥大学建成世界上第一个实验型原子反应堆并成功进行了可控的链式反应。1943年春奥本海默领导的制造原子弹的工作在洛斯阿拉莫斯的实验室开始。1945年7月12日一颗实验性原子弹开始进行最后装配。1945年7月16日5时30分美国在新墨西哥州离阿拉木郭多50英里的一片广阔荒芜地区成功进行了世界上首次核试验，成为全世界第一个拥有核武器的国家。根据当时的记录显示：美国试爆的这枚全球第一枚核弹爆照中心所产生的温度相当于太阳表面的一万倍，这样的高温使周围沙漠中的沙砾被熔成了玻璃。1945年8月6日美国飞行员保罗·提贝兹驾驶B-29超级空中堡垒轰炸机埃诺拉·盖伊号在日本广岛上空投下了代号“小男孩”的原子弹，这是核武器在人类历史上的首次实战使用。三天后由查理士·斯文尼驾驶的B-29超级空中堡垒轰炸机“伯克之车”在长崎上空投下了代号“胖子”的原子弹，这是继“小男孩”之后核武器在人类战争史上的再次使用，也是迄今为止最后一次在实战中的使用。原子弹在广岛和长崎的爆炸瞬间就造成了12万人的死亡，而在此后又陆续有人因遭受辐射而患病。1952年美国试爆第一枚氢弹，成为全世界率先拥有氢弹的国家。1992年美国政府宣布暂停核试验，至此美国总共进行了1032次核试验，其弹道导弹的射程为13000公里。1992年美国核弹头数量为9300枚，此后经过不断削减到2012年的核弹头拥有量为1722枚。

原子弹在广岛和长崎展现的巨大威力震惊了世界各国，苏联方面随即迅速展开了发展核武器的紧急计划：对德战争结束刚满3个月的时候斯大林就下令成立隶属于国防委员会的特别委员会，由贝利亚出任该特别委员会的主席。贝利亚作为苏联情报机构克格勃的领导人加紧搜集各种关于美国原子弹研究的情报，很快克格勃的特工人员就通过参与过曼哈顿计划的美国共产党员莫里斯·科恩和德国共产党员克劳斯·福克斯了解到了美国原子弹项目的诸多细节，苏联驻日大使馆的武官还实地察看了广岛原子弹爆炸地的破坏状况。此时苏联的核计划刚启动，要在短期内完成原材料的加工和浓缩处理存在诸多难以一时克服的问题。这时贝利亚想到了战败的德国人——尽管德国直到战败也没研制出核武器，但在铀矿石的加工和同位素分离方面的经验是相当丰富的，德国甚至还制造过几台试探行核反应堆。贝利亚指示内务部队在苏联占领区尽一切可能搜罗未被西方盟军俘虏的德国核物理学家和工程师，最终有300余名德国科学家和工程师被送往苏联。1949年8月29日4时苏联在哈萨克斯坦的米什克瓦核试验场成功进行了首次核试验，成为世界上第二个拥有核武器的国家。1953年苏联又成功试爆第一枚氢弹，尽管美国是率先发明氢弹的国家，然而苏联却是全世界第一个成功把氢弹武器化的国家。1961年苏联成功引爆了当量高达5000万吨的“沙皇炸弹”——这是迄今为止人类历史上引爆过的威力最大的爆炸品。在勃列日涅夫时代苏联的核武数量一度超越过美国。1991年10月26日苏联政府宣布暂停核试验，至此苏联共进行了715次核试验，其弹道导弹的射程为11000公里。苏联的核武库不仅庞大，而且部署的范围极其广泛：其中80%部署在苏联最大的加盟共和国俄罗斯境内，另有20%部署在白俄罗斯、乌克兰、哈萨克境内。苏联建有16个固定式战略导弹发射场：俄罗斯境内部署有12个、哈萨克境内2个、乌克兰境内2个。除此之外苏联还有12个移动式洲际弹道导弹发射基地：俄罗斯境内10个、白俄罗斯境内2个。苏联解体后各加盟共和国瓜分了苏联遗留的家当：苏联时代部署有核武器的俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯、哈萨克四个加盟共和国都分得了一部分核武器，当然这其中俄罗斯继承的份额自然是最大的，而乌克兰所继承的核武器质量和数量都仅次于俄罗斯：1270枚核弹头、2480枚战术核武器使乌克兰成为仅次于美国和俄罗斯的世界第三核武器大国。当时的乌克兰拥有制造生产洲际弹道导弹的能力，拥有三位一体的核打击能力。乌克兰、白俄罗斯、哈萨克三个拥有核武器的前苏联加盟共和国自独立之日起就处于俄罗斯和以美国为首的西方国家的地缘势力争夺之中，无论是俄罗斯或是西方都不希望有太多的国家拥有核武器，于是俄罗斯和西方都对这些国家采取软硬兼施的外交政策：一方面凭借自己更为雄厚的经济实力和军事实力对这些国家施加外交压力，另一方面又承诺在这些国家放弃核武器后为其提供经济援助和安全保护。冷战结束后这些国家对核武器的战略需求大为削弱，相反却要为庞大的核武库维护花费大量人力、物力、财力。最终乌克兰、白俄罗斯、哈萨克三国都宣布放弃自己的核武器并加入《核不扩散条约》，最终前苏联加盟共和国只有俄罗斯继承了苏联的有核国家地位。此后经过不断削减到2012年俄罗斯的核弹头拥有量为1499枚。

事实上美、苏两个超级大国尽管是世界上最早研制成功核武器的国家，然而最早开始研制核武器并不是美、苏：从上文的介绍中我们可以知道美国的曼哈顿计划是受到德国核武研究计划的刺激，而苏联则借鉴了德国在铀矿石的加工和同位素分离方面的丰富经验，不过关于核武器最早的构想其实也不诞生于德国。早在1925年就有人提出利用某种超级能量进行爆炸和攻击的设想——这个人的名字叫温斯顿·丘吉尔。实际上英国是世界上第一个决定制造核武器国家。1940年美国总统罗斯福曾致信丘吉尔建议两国共同研发原子弹，尽管这时的英国迫切渴望得到来自美国的援助，然而丘吉尔还是委婉地拒绝了这一建议。丘吉尔的底气在于当时的英国自认在铀裂变研究领域处于领先地位，所以不想和美国人分享研究成果。正是被誉为近代原子核物理之父的英国科学家卢瑟福发现了放射性辐射中的α射线与β射线并进行了散射试验，从而认定了原子核的存在并提出了原子结构模型假说。在此基础上他又利用放射性元素镭中释放的射线轰击其他元素，首次实现了人工核转变。1932年英国物理学家查德威克发现了中子，以后的科学家们正是利用中子这种“新炮弹”轰击各种原子核的反复试验最终发现了利用中子轰击铀原子核而引起的铀核链式反应。英国尽管在核研究领域起步最早，然而战争期间英国的精力完全被德国所牵制，而德国潜艇对英国海域的封锁破坏了英国核武研究的科研环境，使其一系列核裂变试验并未取得多大进展。在这种形势下丘吉尔不得不于1942年6月20日在美国纽约的海德公园与罗斯福大臣合作研发原子弹的协议。事实上美国的曼哈顿计划中有英国科学家的广泛参与，然而美国人在核心领域还是对英国这个所谓的“合作伙伴”有所防备。英国只能获取关于核武器的理论知识，而获取制造原子弹的技术则是受限的。无情的事实上使英国意识到尽管美英曾在战争期间进行过有效的合作，然而当美国率先拥有核武器后是不会与英国分享核武优势的，所以英国人必须依靠自己解决这一问题。1952年10月3日英国的第一颗原子弹在澳大利亚蒙特贝洛沿海的船上试爆成功，成为世界上第三个拥有核武器的国家。1956年英国在空军装备原子弹。3年后又成功爆炸了氢弹，成为世界上第三个爆炸氢弹并具有核作战能力的国家。1991年11月英国政府宣布暂停核试验，至此英国总共进行了45次核试验。此时英国拥有约400枚核弹头，导弹射程达5310公里，此后削减为225枚核弹头，而弹道导弹的射程则发展到12000公里。

美国、苏联、英国相继在核武研究上取得的进展使法国坐不住了。事实上法国和英国一样在核物理研究领域有着一定基础：早在19世纪末20世纪初法国物理学家居里夫妇就发现了镭元素，继之居里夫妇的女儿、女婿又发现了前所未有的穿透性强的辐射现象并比美国人早几星期发现了原子裂变。不过二战前法国始终没想到把自己在核物理研究方面的成果用于军事目的。1944年7月14日法国抵抗运动领导人戴高乐访问加拿大期间会见了三位流亡在此的法国原子物理学家。三人无一例外向戴高乐力陈法国研制原子弹的必要性和可能性。这时连国土尚未光复的法国根本不具备研制核武器的条件，直到二战结束后的1945年10月戴高乐才成立原子能委员会。战争期间流亡海外的法国科学家们陆续回国参与到核武器的研究中。1958年4月11日法国政府正式签署命令：制造一颗核装置并于1960年第一季度爆炸。1960年2月13日法国在阿尔及利亚撒哈拉沙漠中的拉甘核试验场成功进行了首次核试验，成为世界上第四个拥有核武器的国家。1962年6月法国政府提出耗资达300多亿法郎的“军事装备计划法案”，其中60多亿法郎用来建立核威慑力量。法国很快便建立起了由陆基导弹。潜艇导弹、飞机携带的核导弹所组成的三位一体的独立核力量。1968年8月24日法国将3吨重的装置悬吊在气球上，在600米的高度引爆，产生的爆炸威力为260万吨TNT当量。在这次试验后不久的9月8日法国在南太平洋的穆鲁罗瓦岛爆炸了一颗120万吨当量的氢弹。1964年7月23日戴高乐在记者招待会上发表了这样一番声明：“无核国家不得不接受两个超级大国的战略保护和政治控制。法国面对这种情况认为必须进行必要的努力使自己也成为核大国”。1996年9月5日法国政府宣布在南太平洋地区永久停止核试验，至此法国总共进行了210次核试验。据法新社2015年2月19日报道：法国总统奥朗德首次披露了法国核武库的构成情况——确认法国整体上拥有的核弹头“不到300枚”，导弹射程达5310公里。

中华人民共和国为打破美、苏等国的核垄断于1959年6月开始启动旨在研发本国核武器的"596工程"。在此之前苏联一度承诺将对中国的核研究提供支持，然而当时的苏联领导人赫鲁晓夫撕毁了两国间的协议，拒绝向中国提供原子弹样品，此后工作在中国国防科技部门的苏联专家顾问们陆续撤走，于是中国的核武研究走上了独立自主自力更生之路。党中央先后从全国调集高、中级专家二百多人充实到核武器研究所，形成了以彭桓武、朱光亚、邓稼先等人为核心的核武器研制骨干力量。在浓缩铀方面二机部采取两条腿走路的办法：一方面与科学院一起针对甲种分离膜和氟油等关键材料进行技术攻关；另一方面在核工业上打一场空前绝后的“人民战争”——全民找矿，土法炼铀。甲种分离膜的颜值任务交给了科学院上海冶金所，由副所长吴自良亲自牵头。国家迅速从北京原子能所、沈阳金属研究所和复旦大学抽调50多名技术骨干充实甲种分离膜课题攻关组。1963年中国成功地发射了第一枚自主研制的导弹。同年甲种分离膜研制成功且可以在中等规模以上的工厂批量生产。当初苏联专家告诉中国技术人员铀分离膜的成本相当于等重量的黄金，然而中国技术人员用自己独特的工艺技术使国产分离膜的造价被控制在等重黄金的1%左右。在进行关键材料的技术攻关的同时二机部也着手土法上马，以便快速生产足够的铀材料。此时困扰我国核工业最大的问题是负责利用俗称：黄饼“的重铀酸铵ADU生产二氧化铀的铀水冶炼厂尚未完工。在1959年之前苏联苏联专家曾向中国提高了一个铀水冶炼的被称为414流程的生产工艺。但该流程工序繁多，不适于简易生产。时任二机部第五研究所技术主任的邓佐卿针对土法炼制中杂质含量高的特点对俗式414流程进行了精简改革，省去了重铀酸铵沉淀工序，赢得了时间并降低了萃取剂的用量。1964年10月16日15时中国在新疆罗布泊核试验场成功进行了首次核试验，成为世界上第五个拥有核武器的国家。两年后中国成功开发出第一种可搭载核弹的导弹。接着早于法国在1967年于新疆罗布泊执行第六号实验并试爆第一枚氢弹。美国从爆炸第一颗原子弹到爆炸第一颗氢弹用了7年时间，英国用了4年，苏联用了不到4年，法国则耗时长达8年，相比之下中国是用时最短的。中国的核武研究是在完全独立自主的环境下进行的，中国的核武研究者用算盘完成了美、苏、英、法用计算机完成的复杂运算。当时的美国报纸是这样报道这一事件的”一个非白人的国家第一次打开军事技术中最深奥的秘密。中国人已插足于一个过去只有西方民族才能进入的领域”。1996年7月30日中国政府宣布暂停核试验，至此中国的核试验次数总计为45次。迄今为止中国未公布自己拥有的核弹头数量，弹道导弹的射程为14000公里，具有与美、俄一样的空、地、潜全方位投射打击能力。

至此联合国安理会五大常任理事国已全部在一九六七年一月一日前成功制造并爆炸核武器，也只有这五个国家是当今国际社会公认的可以合法拥有核武器的国家。然而这并不能抑制其他国家发展这种大杀器的欲望：1974年印度成功在拉贾斯坦邦的博克拉进行了代号为“微笑的佛祖”的核试验，使印度成为继美、苏、英、法、中之后全世界第六个有核国家。1998年5月11日和13日印度在西部博克兰地区进行了5次小当量的核试验后正式对外宣传拥有核武器，外界估计其大约有100枚左右射程在4000公里内的核导弹。与印度存在领土争端的巴基斯坦为保持同印度的战略平衡从1972年就开始秘密研制核武器。90年代以后巴基斯坦的核武研制计划被美国得知，美国为维持自身的核优势随即对巴基斯坦进行了制裁，这一度导致巴基斯坦的核武发展速度放缓，直到1998年5月28日巴基斯坦又成功地进行了5次核试验。外界推测：巴基斯坦可能拥有15～25枚核弹头，其弹道导弹的射程为1500公里。

2006年10月9日朝鲜官方通讯社报道称：朝鲜成功进行了首次核武试验。外界猜测朝鲜已经拥有2至3枚核弹头，其弹道导弹的射程为1000～1500公里。2009年5月25日朝鲜进行了第二次地下核试验。 2013年2月12日朝鲜进行了第三次地下核试验。2016年1月6日朝鲜宣布当天成功进行了氢弹试验。2016年9月9日朝鲜在咸镜北道吉州郡丰溪里成功进行第五次核试验。2017年9月3日朝鲜在咸镜北道丰溪里附近进行了第六次、也是威力最大的一次地下核试验。

印度、巴基斯坦、朝鲜三国的核武器试爆都在一九六七年一月一日之后，因此被国际社会视为非法拥核国家——在一九六七年一月一日之后违背《不扩散核武器条约》公然进行核武器试验，但对外界公开宣称自己拥有核武器的国家。除了以上提到的有核国家、非法拥核国家之外还有一类疑似拥有核武器或具备在短时间内研发核武器技术，但尚未公开进行核试验并对外界宣布成为拥有核武器的国家：目前外界普遍推测以色列曾经进行过一次地下核试验，但在印巴连续进行核试验后以色列再次声称它不会最先把核武器引进中东地区。外界推测以色列可能拥有64～112枚核弹头，其弹道导弹的射程为1500公里。伊朗从20世纪50年代开始了核能源开发活动，1980年美伊断交后伊朗面临来自美国及其盟国越来越大的战略压力，于是加大了军备建设的力度。在这一过程中美国曾多次指责伊朗以“和平利用核能”为掩护秘密发展核武器，而伊朗方面则在2003年2月9日由时任伊朗总统的哈塔米以电视讲话的形式宣布：伊朗已在雅兹德地区发现铀矿并已成功提炼出铀，伊朗将开采铀矿并将建设铀转换和铀浓缩设施，以便建立一个完整的核燃料循环系统。至此伊朗核计划已经发展到关键阶段——即核燃料循环系统建设阶段。这个系统建成后便可为伊朗的核电站和研究机构提供燃料，同时也可以进一步提高浓缩铀的丰度，使伊朗能够获得武器级高浓缩铀。这标志着伊朗已迈进了核门槛，但要将这种核能利用技术真正转化为核武器还有相当的距离，而国际社会已就伊朗核问题进行多方协调。多年来国际社会特别是亚洲国家一直怀疑日本已经拥有核武器，不过此事一直未能得到证实，事实上日本是拥有包括浓缩铀和后处理钚的几乎完整核燃料生产能力的国家并具有在短时间内研制出核武器的技术。然而日本要想真正拥有核武器几乎是不可能的——美国为实现对日本的战略控制和维持自身核优势绝不会允许日本发展核武，不要看现在美日关系紧密，事实上双方潜意识深处都不曾忘记过珍珠港事件；深受日本侵略之苦的中、韩等亚洲邻国也绝不会坐视日本发展核武；而日本作为迄今为止唯一遭受过核打击的国家在其国内始终存在强烈的反核民意。

除此之外还有一类曾经拥有过核武器或核武研制技术，但后来主动放弃持有核武的弃核国家：1991年阿尔及利亚被发现正在建设一个能够生产武器级核原料的核反应堆，后来阿尔及利亚同意把反应堆置于国际原子能机构的监控之下并加入了《核不扩散条约》。阿根廷和巴西两国在20世纪80年代曾实施过核武器发展计划，但在1990年后停止了核工程，此后两国签署了一项使拉丁美洲成为无核区的协定。1991年南非德克勒克政府拆除了南非的核武库并加入了《不扩散核武器条约》。综上所述而言：目前全世界公开宣称拥有核武器的国家有美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦、朝鲜八个，其中美、俄、英、法、中五国为合法拥核，印、巴、朝为非法拥核。除此之外国际社会普遍认定以色列也是一个拥有核武器的国家，对此以色列方面既没肯定也没否定，因此外界一般也将以色列视为拥核国家之一。另外伊朗和日本具备作为核武器研究基础的浓缩铀，但距离真正拥有核武器仍有相当的距离。作为前苏联加盟共和国的乌克兰、白罗斯、哈萨克三国也曾是有核国家，不过这三国的核武器现已全部销毁。阿尔及利亚、阿根廷、巴西、南非四国曾有过自己的核武研发计划：其中阿尔及利亚、阿根廷、巴西三国的核武计划停留在核反应堆层面并最终放弃，只有南非曾拥有过自己的核武库：南非早在1977年就被认为制造了核试验装置，1980年开始具备“枪式”原子弹的能力。然而南非因为内部政治原因在1987年开始考虑放弃核武器，1991年南非拆除了自己的核武库并加入《不扩散核武器条约》，因此当今世界一般公认只有美国、俄罗斯、英国、法国、中国、印度、巴基斯坦、朝鲜、以色列九国拥有核武器。

回顾世界各国的核武研发历程不难发现：1945年美国率先成为世界上首个拥核国家，此后苏联、英国、法国、中国相继于1949年、1952年、1950年、1964年拥有了自己的核武器。1968年7月1日《不扩散核武器条约》分别在华盛顿、莫斯科、伦敦开放签字，当时有59个国家签约加入。该条约的宗旨是防止核扩散，推动核裁军和促进和平利用核能的国际合作。该条约于1970年3月正式生效。截至2003年1月条约缔约国共有186个。根据《不扩散核武器条约》第九条第三款规定：本条约所称有核武器国家系指在一九六七年一月一日前制造并爆炸核武器或其他核爆炸装置的国家。也就是说只有在1967年1月1日前研制并成功试爆过核武器或其他核爆炸装置的国家才是合法拥有核武器的国家，而满足这一标准的实际上只有作为联合国安理会五大常任理事国的美、苏、英、法、中。然而其他国家并没停止自己研制核武器的行动：在1967年之后印度、巴基斯坦、以色列、南非四国也相继拥有了自己的核武器。苏联解体后俄罗斯、乌克兰、白俄罗斯、哈萨克斯坦四个前苏联加盟共和国都继承了苏联部分核武器，拥有核武器的国家达到了12个。当时乌克兰凭借其所拥有的1270枚核弹头、2480枚战术核武器成为仅次于美国和俄罗斯的世界第三核武器大国，同时乌克兰还拥有制造生产洲际弹道导弹的能力，拥有三位一体的核打击能力。

从1945年美国率先研制成功核武器到上世纪90年代初世界上有核国家的数量其实是呈上升趋势的。1991年南非拆除了自己的核武库并加入《不扩散核武器条约》，世界上拥有核武器的国家数量减少到11个。苏联的解体彻底摧毁了原苏联加盟共和国的工业体系。苏联时代的工业体系是分布于各加盟共和国的：有的负责提供原料，有的负责生产零件，有的负责组装，然而苏联的解体使本来完整的工业体系被撕裂。俄罗斯在苏联解体后因为国力的削弱而不得不自废武功：基辅号和明斯克号航母被迫提前退役，如今俄罗斯只保留了一艘航母。既然连俄罗斯这个庞然大物在苏联解体后的那段困难时期都不得不自废武功，那么乌克兰、白俄罗斯、哈萨克斯坦自然也无法避免这一命运。乌克兰、白俄罗斯、哈萨克斯坦的核武器直接继承自苏联，而这三国自己却缺乏控制、测试、再生产体系以及维护体系。事实上和航母一样：核武器是大国才玩得起的游戏，因为核武器的生产研发以及后期的维护保养知识储备、有效的组织能力及财政能力。随着乌克兰、白俄罗斯、哈萨克斯坦三国放弃核武器使全世界拥有核武器的国家数量减少至8个。2006年朝鲜核试验成功后全世界拥有核武器的国家数量又增至9个。此外伊朗和日本在核研究领域具备较大优势，不过两国距离成为真正的核国家仍有相当的距离。