Первое испытание ядерного оружия в Советском Союзе было проведено 29 августа 1949 года. Мощность бомбы составила 22 килотонны. Создание полигона было частью атомного проекта, и выбор был сделан, как оказалось впоследствии, весьма удачно — рельеф местности позволил проводить подземные ядерные взрывы и в штольнях, и в скважинах.
Недостатком было присутствие в Семипалатинске китайского консульства, но позже его удалили. Постановлением Совета Министров № 2939—955 от 21 августа 1947 г. уже начатое строительство передали военному ведомству, и полигон получил новое название — «Учебный полигон № 2 Министерства Вооружённых Сил СССР (войсковая часть 52605)». Первым начальником «Учебного полигона № 2» был участник Великой Отечественной войны, фронтовой артиллерист генерал-лейтенант артиллерии П. М. Рожанович, научным руководителем — заместитель директора Института химической физики Академии наук СССР М. А. Садовский, впоследствии академик.[8][9]
12 августа 1953 года на полигоне был испытан термоядерный заряд РДС-6с мощностью 400 килотонн[1]. Взрыв был низкий воздушный, заряд размещался на башне на высоте 30 м над землёй. В результате этого испытания часть полигона была очень сильно заражена радиоактивными продуктами взрыва и до сих пор в некоторых местах сохраняется небольшой фон.
22 ноября 1955 года было проведено испытание термоядерной бомбы РДС-37 на высоте около 2 км сбрасыванием с самолёта.[10]
11 октября 1961 года на полигоне был произведен первый в СССР подземный ядерный взрыв.
После вступления в силу Международного договора о запрещении ядерных испытаний в трёх средах (в воздухе, космосе и под водой), подписанного 10 октября 1963 в Москве между СССР, США и Великобританией, на полигоне стали проводиться только подземные взрывы.
С 1949 по 1989 год на Семипалатинском ядерном полигоне было произведено не менее 468[1] ядерных испытаний, в которых было взорвано не менее 616 ядерных и термоядерных устройств, в том числе: 125 атмосферных (26 наземных, 91 воздушных, 8 высотных); 343 испытательных ядерных взрыва под землёй (из них 215 в штольнях и 128 в скважинах). Были проведены также десятки гидроядерных и гидродинамических испытаний (т. н. «НЦР» — неполные цепные реакции). Суммарная мощность ядерных зарядов, испытанных в период с 1949 по 1963 годы на Семипалатинском полигоне, в 2500 раз превысила мощность атомной бомбы, сброшенной на Хиросиму[11]. За пределы полигона вышли радиоактивные облака 55 воздушных и наземных взрывов и газовая фракция 169 подземных испытаний. Именно эти 224 взрыва обусловили радиационное загрязнение всей восточной части территории Казахстана.
В 1989 году известным казахстанским общественным деятелем Олжасом Сулейменовым было создано движение Невада — Семипалатинск, объединившее жертв ядерных испытаний по всему миру.
Последний взрыв на полигоне был осуществлён 19 октября 1989 года.
29 августа 1991 года Семипалатинский полигон был закрыт властями Казахской ССР.
С 1996 по 2012 годы (значительная часть работ — в 2012 году) Казахстан, Россия и США проводили на полигоне секретную операцию по поиску и сбору расщепляющихся материалов, в частности, около 200 кг плутония, а также оборудования, использовавшегося для создания и испытания ядерного оружия. Наличие этого плутония и точная информация об операции были скрыты от МАГАТЭ. На эти работы было потрачено 150 млн долларов США, часть работ финансировались по программе Нанна-Лугара(Программа совместного уменьшения угрозы), часть — напрямую LANL. Полигон практически не охранялся, и, гипотетически, плутоний, собранный на нём, мог быть использован для актов ядерного терроризма или передан в третьи страны для создания ядерного оружия. Значительная часть материалов находилась в районе горного массива Дегелен, которая участниками программы условно называлась «Плутониевая гора».[3][4][5]
