1966年我國共做了三次核爆試驗。其中，5月9日的核試驗使用內活化指示劑方法測量14兆電子伏中子總數，搞到了熱核材料聚變當量的數據。此核彈在鈾235核裂變材料中加入了氘化鋰-6熱核材料。核爆試驗結果表明，核反應過程與理論預計基本一致。這次核爆試驗為氫彈設計提供了重要的實測數據。
10月27日，原子彈與導彈對接在一起，自我國的山城子發射，飛行約1000公裏後，到達羅布泊上空的預定高度處，原子彈爆炸試驗取得了圓滿成功（導彈核武器對接的核爆炸試驗）。
12月28日，突破氫彈原理的核爆試驗成功。在我國的核武器研製史上，它是一次極為重要的核試驗。用地麵塔爆方式，裂變核材料是鈾235，熱核材料為氘化鋰-6，其爆炸威力相當於30萬噸-50萬噸普通的TNT炸藥。此次試驗成功證明了研製氫彈的“鄧-於理論方案”是正確的，解決了自持熱核反應、利用原子彈來引爆氫彈、放出巨大能量等一係列要素。為半年後我國第一顆氫彈的成功奠定了基礎。
1967年43歲6月17日，中國的第一顆氫彈爆炸試驗成功。它的代號是639。這顆氫彈用飛機空投，其爆炸威力約相當於300萬噸的普通TNT炸藥。使用了鈾235、鈾238、重氫、鋰-6等核材料，采用了裂變-聚變-裂變型方式（Fission-fusion-fission type）。
從1964年10月16日第一顆原子彈成功，到1967年6月17日第一顆氫彈成功，我國隻用了兩年零八個月的時間，比起其他核大國來，速度是最快的。
12月24日，以飛機空投一個小的氫彈，試驗成功。
多年後，即1985年，鄧稼先因“氫彈的突破及武器化”獲得國家科學技術進步獎特等獎（證書號：85 G - K G 2 -T005-2）。研製成功氫彈，是鄧稼先人生旅途上的第二個裏程碑。
1968年44歲12月27日，用飛機空投一顆氫彈的核爆試驗成功。其威力約等於300萬噸普通TNT炸藥。可用飛機空投氫彈，其意義表內文-鄧稼先2014124.indd 228 2014.12.5 10：43：23 PM附 錄 鄧稼先年表 229明它已成為武器。
1969年45歲本年內進行了兩次核試驗。
9月23日，首次地下核試驗成功，爆炸了一顆原子彈，其威力相當於2萬噸-2.5萬噸普通TNT炸藥。
9月29日，用飛機空投一顆氫彈成功，其威力約相當於300萬噸的TNT炸藥。
1970年46歲10月14日，飛機空投氫彈成功，當量為300萬噸。
1971年47歲這時，“文化大革命”的惡風已侵襲九院，許多立過大功的科學家蒙冤被整，鄧稼先和於敏、胡思得等人也被集中到青海221基地去遭受批鬥，情況萬分緊急。正在此時，楊振寧先生自美國經巴黎飛抵上海，首次回大陸探親訪問（當時中美兩國尚未建立外交關係）。他開列了在北京要見的人員名單，第一個人就是鄧稼先。周恩來總理批示要鄧稼先回京會見，救出了鄧稼先，也解救了一批中國寶貴的科學家，221基地裏暗無天日的情形自此也結束了。
依照周恩來總理的指示，鄧稼先連夜寫信告訴楊振寧：“中國的原子彈氫彈全部都是由中國人自己研製成的，沒有一個外國人參加。”此信派專人乘民航班機送到上海，在8月16日餞行的晚宴上送到楊振寧手中。
11月18日，中國又成功地爆炸了一顆原子彈。
1972年48歲本年內成功地進行了兩次核試驗。
1月7日，用飛機空投了一顆原子彈，其威力小於2萬噸TNT炸藥。
3月18日，用飛機空投爆炸了一個核裝置，可能是一種熱核彈頭的引爆裝置。其當量為10萬噸-20萬噸。多年後，即1987年7月，鄧稼先因此而獲得國家科學技術進步獎特等獎，獲獎項目為：××××彈裝置的突破，證書號為：87-KG2-T-02-01（注：因保密，隻好用××××代替漢字）。此特等獎在鄧稼先逝世後一年發下。
1973年49歲6月27日，用飛機空投一顆氫彈成功，其當量大於200萬噸TNT炸藥。
1974年50歲6月17日，成功地在大氣層放了一顆氫彈，其爆炸威力接近100萬噸TNT炸藥。
1975年51歲10月27日，進行了一次地下核試驗，爆炸一個原子彈，其當量小於1萬噸TNT炸藥。
1976年52歲本年內成功地進行了4次核試驗。
1月23日，在大氣層爆炸了一顆原子彈，當量小於2萬噸TNT炸藥。