Реальные работы по реализации советского атомного проекта начались 28 сентября 1942 года, через полтора месяца после старта Манхэттенского проекта, когда было принято постановление ГКО № 2352сс «Об организации работ по урану». Советские ученые решили идти путём приближения к американским прототипам, работоспособность которых была уже доказана на практике. Научно-техническая информация об американских атомных бомбах была получена разведывательным путём. Конструкция советской атомной бомбы во многом опиралась на американского «Толстяка», из-за принятого принципиального решения максимально повторить американскую бомбу. Однако некоторые системы, такие как баллистический корпус и электронная начинка были собственной разработки. К лету 1949 года были решены и отработаны все вопросы, связанные с конструкцией бомбы. Программа её испытаний была сформулирована в специальном постановлении Совета Министров СССР.
Первой атомной бомбе дали обозначение РДС-1. Это название произошло от правительственного постановления, где атомная бомба была зашифрована как «реактивный двигатель специальный», сокращённо РДС. Обозначение РДС-1 широко вошло в жизнь и расшифровывалось по-разному: «Реактивный двигатель Сталина», «Россия делает сама» и т. п.
Макет атомной бомбы РДС-1.
Атомная бомба представляла собой снаряд грушевидной формы с максимальным диаметром 1,5 м, длиной со стабилизатором 3,7 м и весом около 4,6 т. Мощность плутониевой бомбы — 22 килотонны. Все части бомбы, кроме стабилизатора, детонаторного устройства и наружной стальной оболочки, представляют собой полые шары, вставляющиеся друг в друга. В центре ядерного заряда размещался плутоний, конструктивно состоящий из двух полусферических деталей.
Первая атомная бомба разрабатывалась применительно к подвеске её в самолёте Ту-4, бомболюк которого обеспечивал возможность размещения изделия диаметром до 1500 мм. Исходя из этого габарита, и был определён диаметр баллистического корпуса бомбы РДС-1.
Ядерный гриб наземного взрыва РДС-1 29 августа 1949 года.
Ответственность за всю организацию работ по подготовке испытаний РДС-1 возлагалась на Ю. Б. Харитона. Руководство испытаниями осуществлялось Государственной комиссией, которую возглавлял Первухин М. Г. Испытания РДС-1 были проведены на Семипалатинском полигоне в 7:00 29 августа 1949 года. Факт проведения испытания засекретили, однако взрыв был зафиксирован американцами. 25 сентября 1949 года газета «Правда» опубликовала сообщение ТАСС «в связи с заявлением президента США Трумэна о проведении в СССР атомного взрыва»: 6 ноября 1947 года министр иностранных дел СССР В. М. Молотов сделал заявление относительно секрета атомной бомбы, сказав, что «этого секрета давно уже не существует». Это заявление означало, что Советский Союз уже открыл секрет атомного оружия, и он имеет в своём распоряжении это оружие. Научные круги Соединённых Штатов Америки приняли это заявление В. М. Молотова как блеф, считая, что русские могут овладеть атомным оружием не ранее 1952 года. Официально о наличие у СССР собственного атомного оружия объявил заместитель Председателя Совета министров СССР Маршал Советского Союза Климент Ворошилов 8 марта 1950 года.