俄羅斯的新地島位於北極圈內，終年積雪，氣候寒冷，人煙稀少。俄羅斯離該島最近的摩爾曼斯克、阿爾漢格爾斯克等城市都在其1000公裡以外。冷戰時期，這個往昔只有北極熊和海鷗光顧的荒涼島嶼一下子熱鬧起來，吸引了全世界的目光。
一架從駐科拉半島基地的圖-95轟炸機V型（特製機種，目前展覽於俄羅斯中央空軍博物館），由安德烈·杜爾諾夫柴夫少校（MajorAndreiE.Durnovtsev）駕駛；另外伴隨一架圖-16轟炸機作為觀測機，負責將試爆的畫面以圖片與影像紀錄下來，同時將爆炸時的空氣作樣本收集。
由於「沙皇炸彈」過於龐大，所以該架圖-95任務機必須將機體內的燃油槽與機腹炸彈艙門移除才能執行任務。（這也就是沙皇炸彈無法服役實戰化的主要原因）。
沙皇炸彈（Царь-бомба）（北約早期代號為RDS-220氫彈，蘇聯代號為「伊凡」（"Иван"，「Ivan」、AN602氫彈），也稱為「」赫魯雪夫炸彈」。是一枚在冷戰時期由蘇聯所製造的實驗氫彈。「沙皇炸彈」之名即意謂著它是「炸彈之王」，因為它是人類至今所製造過所有種類的炸彈中，不管是在體積，重量或者威力上都是最強大的炸彈。
它的爆炸當量本來相當於1.75億噸的TNT炸藥，不過蘇聯當局憂心試爆後的核子落塵會帶來嚴重的環境汙染以及外交糾紛，因此將核彈縮減為5000萬噸的爆炸威力。
儘管就算被刪減了一半的威力之後，沙皇炸彈的威力依舊為二戰末期投擲於廣島的「小男孩」原子彈的3846倍。雖然蘇聯成功完成試爆，沙皇炸彈仍然從未列入現役武器，蘇聯軍方僅僅想要利用沙皇炸彈作為蘇聯在軍力上的象徵與展示。
一開始美方估計爆炸當量是5700萬噸，但是從1991年起俄羅斯的資料宣稱只有5000萬噸；赫魯雪夫倒是在對蘇共大會演講的紀錄片當中「恫嚇」西方這一次試爆有一億噸TNT的威力（這是原來的威力）。
爆炸當時所產生的火球爆炸當時直徑就長達4600米，遠超過引爆的高度，所以火球很快地就席捲了大地；之後又幾乎擴散到剛剛轟炸機投擲的高度，而且將近1000公裡外的地方都還看的到。爆炸後的蕈狀雲寬達將近40公裡，高達60公裡，比珠穆朗瑪峰還高7倍多；爆炸產生的熱風甚至可以讓遠在170公裡以外的人受到3級灼傷，爆炸的閃光還能造成220公裡以外的眼睛劇痛與灼傷，甚至造成白內障以及失明。
至於整個爆炸連芬蘭都能看得到與感覺到，因為造成當地房屋的玻璃破碎；爆炸所產生的暴風壓力就高達每平方釐米21.11千克力，足足吹送了將近1000公裡的範圍。雖然這一次試爆是在空中試爆，但是往地球傳送的震波被美國地質調查儀偵測到引起了芮氏5~5.25級的地震。
距離測試地點55公裡外的塞佛尼殖墾地中所有木造或磚造的房屋全毀；數百公裡內的木造房屋均全毀，只有磚造或石造房屋殘留，但是都沒有門窗與屋頂；爆炸後的電磁脈衝波足足造成了一個小時的無線電通訊空窗期；爆炸後所引發的大氣擾動環繞了地球三次。將整個亞歐大陸向南推移了9毫米。