945年7月16日5時30分美國在新墨西哥州離阿拉木郭多50英裡的一片廣闊荒蕪地區成功進行了世界上首次核試驗，成為全世界第一個擁有核武器的國家。1945年8月6日美國飛行員保羅·提貝茲駕駛B-29超級空中堡壘轟炸機埃諾拉·蓋伊號在日本廣島上空投下了代號「小男孩」的原子彈，這是核武器在人類歷史上的首次實戰使用。三天後由查理士·斯文尼駕駛的B-29超級空中堡壘轟炸機「伯克之車」在長崎上空投下了代號「胖子」的原子彈。原子彈在廣島和長崎展現的巨大威力震驚了世界各國。
1949年8月29日4時蘇聯在哈薩克斯坦的米什克瓦核試驗場成功進行了首次核試驗，成為世界上第二個擁有核武器的國家。1952年10月3日英國的第一顆原子彈在澳大利亞蒙特貝洛沿海的船上試爆成功，成為世界上第三個擁有核武器的國家。美國、蘇聯、英國相繼在核武研究上取得的進展使法國坐不住了。早在19世紀末20世紀初法國物理學家居裡夫婦就發現了鐳元素，繼之居裡夫婦的女兒、女婿又發現了前所未有的穿透性強的輻射現象並比美國人早幾星期發現了原子裂變。
不過二戰前法國始終沒想到把自己在核物理研究方面的成果用於軍事目的。1944年7月14日法國抵抗運動領導人戴高樂訪問加拿大期間會見了三位流亡在此的法國原子物理學家。三人無一例外向戴高樂力陳法國研製原子彈的必要性和可能性。這時連國土尚未光復的法國根本不具備研製核武器的條件，直到二戰結束後的1945年10月戴高樂才成立原子能委員會。1958年4月11日法國政府正式籤署命令：製造一顆核裝置並於1960年第一季度爆炸。
1960年2月13日法國在阿爾及利亞撒哈拉沙漠中的拉甘核試驗場成功進行了首次核試驗，成為世界上第四個擁有核武器的國家。1951年6月在巴黎一間再普通不過的屋子裡一個中年法國男人對身旁站著的一名中國青年說道：「你回去轉告你們的主席要保衛和平、要反對原子彈就必須自己先擁有原子彈。原子彈的原理不是美國人發明的。你們有自己的科學家：錢啊、你啊、錢的夫人啊、汪啊......」說這話的法國男人正是當初發現鐳元素的居裡夫婦的女婿弗雷德裡克·約裡克·居裡。
弗雷德裡克·約裡克·居裡和他的嶽父、嶽母一樣是一名偉大的科學家，同時也是一位法國共產黨員和愛國者。納粹佔領法國時他加入了地下抵抗組織並參加過巴黎起義。1945年戴高樂返回巴黎後就任命他為法國第一任原子能高級專員。1948年弗雷德裡克·約裡克·居裡領導建立了法國第一座反應堆，然而後來他卻因為共產黨員這一身份被排除在法國的核計劃之外。站在弗雷德裡克·約裡克·居裡身旁的中國青年是新中國放射化學的奠基人之一楊承宗。
兩個月後楊承宗攜帶包括測量輻射用的100進位計數器和由居裡夫人親手提煉的碳酸鋇鐳基準源在內的各種神器回到祖國。就在此前的1950年11月30日美國總統杜魯門面對記者有關是否會向中國使用原子彈的問題說出了一個含糊其辭卻又充滿威脅的答案：「要使用一切可以使用的武力」。1951年4月在朝鮮戰場屢屢受挫的美國將曾向日本投擲原子彈的B-29戰略轟炸機調往衝繩，同時還公開威脅要用原子彈對中國進行「外科手術」。這種赤裸裸的威脅使中國人不得不深思「要反對原子彈必須自己擁有原子彈」這句話。
1955年1月14日地質專家李四光、地質部副部長劉傑、負責第一個五年計劃156項工程的建設委員會主任薄一波與錢三強一起被請進了周總理的辦公室。錢三強正是弗雷德裡克·約裡克·居裡口中所說的「錢」。總理先請李四光介紹了中國鈾礦的儲量和勘探情況，隨後又請錢三強介紹了原子核科學技術研究狀況。總理在充分聽取他們的介紹之後宣布：明天主席和中央其他領導會聽取相關情況，請兩位帶上鈾礦石標本及相關儀器到現場進行演示。
1955年1月15日下午中央主要領導同志齊聚中南海豐澤園觀看李四光、錢三強的現場演示。這實際上是一場專門研究我國原子能事業發展的中央書記處擴大會議。正是這次會議確定了我們一定要擁有自己的核武器這一基本原則。1959年6月中華人民共和國正式啟動了旨在研發本國核武器的"596工程"。在此之前蘇聯一度承諾將對中國的核研究提供支持，然而當時的蘇聯領導人赫魯雪夫撕毀了兩國間的協議，拒絕向中國提供原子彈樣品，此後工作在中國國防科技部門的蘇聯專家顧問們陸續撤走。
中國的核武研究就此走上了獨立自主自力更生之路。當時主席對此有明確表態：「以前有蘇聯人援助我們，現在我們自己幹也一定要幹好！我們只要有人、有資源，什麼奇蹟都可以創造出來」。黨中央先後從全國調集高、中級專家二百多人充實到核武器研究所，形成了以彭桓武、朱光亞、鄧稼先等人為核心的核武器研製骨幹力量。1961年7月16日中共中央發布了《關於加強原子能工業建設若干問題的決定》，19日中央軍委批准國防科委成立領導原子能工業的專辦。
當時中國在濃縮鈾方面採取了兩條腿走路的辦法：一方面與科學院一起針對甲種分離膜和氟油等關鍵材料進行技術攻關；另一方面在核工業上打一場空前絕後的「人民戰爭」——全民找礦，土法煉鈾。甲種分離膜的研製任務交給了科學院上海冶金所，由副所長吳自良親自牽頭。國家迅速從北京原子能所、瀋陽金屬研究所和復旦大學抽調50多名技術骨幹充實甲種分離膜課題攻關組。1963年中國成功地發射了第一枚自主研製的飛彈。同年甲種分離膜研製成功且可以在中等規模以上的工廠批量生產。
當初蘇聯專家告訴中國技術人員鈾分離膜的成本相當於等重量的黃金，然而中國技術人員用自己獨特的工藝技術使國產分離膜的造價被控制在等重黃金的1%左右。在進行關鍵材料的技術攻關的同時二機部也著手土法上馬，以便快速生產足夠的鈾材料。此時困擾我國核工業最大的問題是負責利用俗稱：黃餅「的重鈾酸銨ADU生產二氧化鈾的鈾水冶煉廠尚未完工。在1959年之前蘇聯蘇聯專家曾向中國提高了一個鈾水冶煉的被稱為414流程的生產工藝。但該流程工序繁多，不適於簡易生產。
時任二機部第五研究所技術主任的鄧佐卿針對土法煉製中雜質含量高的特點對蘇式414流程進行了精簡改革，省去了重鈾酸銨沉澱工序，贏得了時間並降低了萃取劑的用量。然而這種新簡法在隨後的主要創新點反萃取創新階段仍暴露出一些問題：儘管已掌握更為精簡的工藝流程，但我國當時自行設計生產的簡易迴轉爐存在漏氣、電爐功率不足、爐筒傳熱效率不高等問題。這套迴轉爐是在蘇聯停止耐高溫鎳鉻合金鋼的條件下舉全國之力在極短時間內試製完成的。
時間上的倉促性幾乎註定這種迴轉爐出現質量問題是在所難免的。在試製過程中由北京鋼鐵研究院負責分析製造特種鋼、上海電爐廠試製大功率電爐、上海玻璃機械廠完成傳動和自控系統。這些企業一邊生產一邊改進才最終得以將諸多問題一一解決。鄧佐卿這一簡易工藝流程在單元設備生產能力上比蘇聯萊蒙託夫鈾工廠提高了4-8倍、鈾濃縮度提高了5-8倍。中國核工業的發展處處體現著「人民戰爭」的模式：大躍進的全民大辦原子能和二機部的全民辦鈾礦竟用布袋當過濾器、鐵鍋當反應器。
在這種簡陋條件下用半個月的時間從幾十噸礦石中才煉出了200克鈾，但他們是用這種並不高的效率製備了150餘噸重鈾酸銨，從而在蘇聯毀約導致鈾礦山和水冶廠一時建不成的前提下為國家初期的核燃料生產提供了原料，進而為我國第一顆原子彈的研製贏得了時間。美國學者劉易斯和薛理泰因此稱中國的第一顆原子彈是一枚「人民炸彈」。當然人民戰爭的手段在新中國原子彈的研製過程中可謂處處體現。這裡需要提到一個流傳很廣的說法是：我國原子彈是研究人員用算盤打出來的。
那麼事實真相是否如此呢？我們先看原子彈研製過程中究竟需要計算什麼。原子彈的物理原理是核裂變：熱中子轟擊鈾-235原子後會放出2到4個中子，中子再去撞擊其它鈾-235原子觸發下一次核反應，如此反覆進行從而形成鏈式反應。維持這一鏈式反應持續下去的一個基本條件是需要足夠多的重核材料。這裡的足夠多是指需要多到鏈式反應自持下去的最小質量。這個最小質量就稱為臨界質量。原子彈選擇臨界質量同材料的形狀、密度以及環境都密切相關。
選擇的臨界質量是多大，壓縮的過程如何、什麼時候到達超臨界，什麼時候點火，用什麼材料防止中子洩漏......這些都需要計算解決。這些計算可不是我們在中小學接觸的加減乘除這樣簡單的四則運算，而是涉及到指數函數、三角函數、對數函數、雙曲函數、開方、求冪等相對複雜的運算。這些運算在普通人聽起來可能頭都大了，然而實際上這些運算都是可以人工計算的。要知道上文提到的這些運算方法可都是在計算機發明之前就早已存在的。
當然毫無疑問如果要通過人工完成如此複雜的運算是一項艱巨的任務。後來人們製造了計算機來進行繁重的計算任務，而人只需要設計能求解相當精度的電腦程式就可以一勞永逸的讓計算機來完成這些重複性工作。世界上第一臺電子計算機「電子數字積分計算機」於1946年2月14日在美國賓夕法尼亞大學問世了。從這個時間上我們也可以看出我們傳統認識中的一個誤區：美國的原子彈是用計算機算出來的，中國的原子彈是用算盤算出來的。
美國其實是為了原子彈計劃而開始研製計算機，然而還沒等計算機發明出來就在1945年先把原子彈給造出來了。1930年美國科學家範內瓦·布希曾造出世界上首臺模擬電子計算機。請注意這裡說的是模擬電子計算機，而不是已正式成型的計算機。美國在研製原子彈時用的是只能計算十四位數以內加減乘除四則運算的計算器。後來美國在研製氫彈時就用上了真正的電子計算機，所以氫彈的研發速度就比原子彈快了很多。相比之下我國是在1957年開始對蘇聯電子計算機進行仿製的。
1958年我國成功量產了第一部103型電子管計算機，1959年和1960年又分別研製成功104型計算機和107型計算機。這幾款計算機的水平接近了當時西方先進水平，是我國獨立更生發展電子信息產業的成果。中國研製原子彈時計算機事業也在穩步發展，而且當時全國計算機的算力95%都提供給了原子彈研發。然而當時我國的計算機事業正處於起步階段，所以全國的算力加起來仍不足以完全滿足原子彈工程。參與原子彈工程的核物理學家彭桓武回憶：當時他的組一周只能有一天使用電子計算機進行驗算。
在平時則需要使用每秒計算10次的德國手搖計算機和每秒計算100次的蘇聯烏拉爾電動計算機。彭桓武當時想出了一種被稱為「粗估」的辦法：一方面用心算對公式進行簡化，另一方面集中大批專業人員將複雜步驟逐漸拆分。拆分後的每一步驟具體分配到每個人頭上：在電子計算機的算力無法滿足需求的前提下同時綜合運用手搖計算機、算盤、計算尺等工具進行計算，然後再將每個人的計算結果逐一整合起來。1964年10月16日15時中國在新疆羅布泊核試驗場成功進行了首次核試驗。
中國就此成為世界上第五個擁有核武器的國家。兩年後中國成功開發出第一種可搭載核彈的飛彈。接著早於法國在1967年於新疆羅布泊執行第六號實驗並試爆第一枚氫彈。美國從爆炸第一顆原子彈到爆炸第一顆氫彈用了7年時間，英國用了4年，蘇聯用了不到4年，法國則耗時長達8年，相比之下中國是用時最短的。中國的核武研究是在完全獨立自主的環境下進行的。當時的美國報紙是這樣報導這一事件的」一個非白人的國家第一次打開軍事技術中最深奧的秘密。
縱觀中國原子彈的研製過程不難發現：中國在原子彈研製過程中確實使用了計算尺和算盤，但是這隻參與了其中一部分工作，實際上中國原子彈研製過程中相當一部分運算仍是通過手搖計算機和電子計算機實現的。所謂「中國人用算盤打出原子彈」的說法其實更多是形容中國原子彈研發過程中所面臨的艱苦條件：中國當時的確已有電子計算機，然而正如上文所說的並不能完全滿足原子彈工程的需求，所以算盤的確在中國的原子彈研發過程中發揮了重要的輔助作用。
新中國成立時有一部分對共產黨不了解的知識分子出於擔心而去了海外，在他們之中有一位北大的中文系教授。這位教授去了美國紐約，他在國內是教授，可當時的美國並沒多少人學中文的，無可奈何之下只得找了一份刷盤子的工作。中國自行研製的第一顆原子彈試爆成功後戲劇性的事件發生了。在此之前這位教授到處投遞簡歷而無人問津，然而隨著中國試爆原子彈的消息傳到美國之後美國各大高校開始主動聯繫他。原子彈的問世使任何國家無論喜不喜歡中國都不可能再無視中國在國際上的戰略地位。
1970年3月5日生效的《不擴散核武器條約》第九條第三款規定：本條約所稱有核武器國家係指在一九六七年一月一日前製造並爆炸核武器或其他核爆炸裝置的國家。在此之後印度、巴基斯坦、朝鮮等國儘管也都先後進行過核試驗，然而始終不被國際社會承認為合法擁有核武器的國家。1964年10月16日新疆羅布泊的一聲巨響使中國成功擠上了核俱樂部的末班車。一個曾積貧積弱、飽受屈辱的國家開始與當時的兩個超級大國一樣躋身於核俱樂部。