早在20世纪50年代，美苏之间的核竞赛就已经打响了，当时苏联的斯大林刚刚去世，继位的赫鲁晓夫接过了苏联的指挥棒。在美国的刺激下，赫鲁晓夫已经等不及要研制出氢弹，而他们也确实做到了。美苏之间的核竞赛也由此拉开。苏联领导人赫鲁晓夫对核竞赛的态度并不是一直都很强硬，至少比不上斯大林的强硬，他刚开始对核竞赛是非常恐惧的，但后来他还是克服了这种恐惧。
在斯大林去世的时候，热核革命才刚刚开始。到1953年，苏联已经制造出几个型号的原子武器、中程导弹、反导防御系统、巡航导弹和核潜艇。但事实证明，它仅仅是提升苏联战略核力量的第一个阶段。苏联核工程的老兵维克托·阿达姆斯基（Viktor Adamsky）回忆说，“1953—1962年这几年，热核武器的发展成果是最多的”。
斯大林在世的时候，政治局对原子弹计划的讨论，即使有，也是很少的；有关美苏核试验的情况，一向只有少数官员知道，包括拉夫连季·贝利亚、国防部部长贝尔加宁和军队高层。后来就有消息说，即将进行核裂变炸弹的大型试验。那是由安德烈·萨哈罗夫和维塔利·金兹堡（Vitali Ginzburg）在代号为“阿尔扎马斯-16”的秘密实验室里设计的。1953年7月，核工程的副主管阿夫拉米·扎韦尼亚金向出席苏共全会的代表们报告说：“美国人按照杜鲁门的命令开始研制氢弹。我们人民和我们国家也不差。氢弹的威力要超过普通原子弹几十倍，它的爆炸——现在正在准备中——将意味着结束美国人的第二项垄断。那将是国际政治中的一件大事。”
苏联的首次氢弹试验是在1953年8月12日，这给了苏联各位领导人以巨大的信心。克里姆林宫的各位领导人一度误以为苏联在核竞赛中变成了领先者。赫鲁晓夫在回忆自己当时的热情时说：“其他任何人，无论是美国人还是英国人，都没有这样的炸弹。这令我激动不已。我们倾尽全力，确保萨哈罗夫计划的迅速实现。”安德烈·萨哈罗夫马上就成了克里姆林宫的宠儿。据一份由部长会议主席团在1953年11月20日批准的计划，已升级到一两百万吨级TNT当量的萨哈罗夫炸弹将搭载到一种巨型的洲际导弹上。该导弹的设计交给了斯大林建立的另一个大型军工综合体。125洲际导弹的首席设计师谢尔盖· 科罗廖夫（Sergei Korolev）保证，到1957年底进行最后试验。
热核权力立即成为克里姆林宫政治斗争的目标。在贝利亚这位斯大林时代的“原子弹沙皇”被捕之后，领导集体的其他成员声称，他企图利用核试验的成功来获得权力。不管这种说法是真是假，核计划显然太重要了，不能让它成为任何政治家个人的禁脔。贝利亚被捕后，负责核计划的主要机构，原子能特别委员会和第一总局，立即合并为中型机器制造部，并由二战时负责坦克生产的维亚切斯拉夫·马雷舍夫担任部长。尽管他与马林科夫的关系很近，但他并不是主席团的成员。围绕原子弹的政治纷争并没有到此为止。
在此期间，美国打消了莫斯科自以为在热核武器的研发上已经占据优势的想法。1954年1—2月，国务卿杜勒斯“大规模反击”的论调叫得最响。3月1日，美国开始了一连串新的核试验，试爆了一颗150万吨级TNT当量的氢弹，其爆炸威力比科学家预想的还要大三倍。爆炸在太平洋上空形成了巨大的云团，覆盖面积达7000平方英里。日本的一艘拖网渔船因此而受到辐射，这引发了全球性的强烈抗议，要求禁止继续进行类似的试验。在3月10日的记者招待会上，艾森豪威尔和原子能委员会主席刘易斯·斯特劳斯（Lewis Strauss）承认：一颗超级炸弹可以摧毁整整一个大都会区；热核战争可能危及人类的文明。早在三个月前，即1953年12月8日，艾森豪威尔总统就向联合国提出了“和平利用原子能”的建议，目的是消除人们认为美国准备发动热核战争的想法。该建议要求，要在和平利用原子能方面共同努力，以帮助世界上的不发达地区。不过，从美国随后的试验来看，该建议言不由衷，它不过是想用来遮掩自己暴露出的核优势的无花果树的叶子而已。
苏联核武器设计人员意识到，在制造数百万吨级TNT当量的武器方面，美国人已经取得突破性的进展，而萨哈罗夫的炸弹还无法产生那么大的威力。于是，伊戈尔·库尔恰托夫（Igor Kurchatov）和其他核物理学家就对萨哈罗夫的设计失去了兴趣，并很快把注意力转向爱德华·泰勒（Edward Teller）和斯坦尼斯拉夫·乌拉姆（Stanislaus Ulam）于1951年1月在美国提出的辐射内爆压缩原理。大约在同时，原子能部部长马雷舍夫要求库尔恰托夫草拟一份对艾森豪威尔的“和平利用原子能”的回应。苏联科学家借此机会让克里姆林宫的各位领导人注意到了有关热核革命的惊人事实。结果，一篇题为“原子战争的威胁与艾森豪威尔总统的提议”的文章，在1954年4月1日交给了马林科夫、赫鲁晓夫和莫洛托夫。“基于对热核反应的利用，现代的原子能实践，”物理学家们写道，“可以无限增加炸弹中实际蕴藏的爆炸能。这种武器实际上防不胜防，因此，大规模使用原子武器显然会造成参战各国的彻底毁灭。我们不得不承认，人类面临着一个巨大的、可以消灭地球上所有生命的威胁。”作者们建议揭露艾森豪威尔提议的两面性，并将热核战争的危险性公之于众。
马林科夫很可能提前就知道了这些观点，所以他就再次决定抢在领导集体的其他人前面，发表权威性的意见。1954年3月12日，部长会议主席在一次公开讲话中说，苏美之间的冷战倘若继续下去，就会引发敌对行动，而“使用现代武器的敌对行动意味着世界文明的终结”。这种说法严重偏离了苏联在核武器问题上的政治话语。例如，米高扬在同一天的讲话中就老调重弹，说“苏联拥有的氢弹是一种防止侵略、维护和平的手段”。
马林科夫的讲话反映出克里姆林宫的核恐惧在不断增加。1954年2月4日，苏共书记处批准对军队和政府部门的防空洞以及掩体进行升级，以防发生核战争。不过，莫洛托夫和赫鲁晓夫利用马林科夫对党的路线的偏离，指责他是思想异端。他们声称，他的悲观主义论调会削弱苏联人民以及全世界盟友的士气，因为它怀疑共产主义战胜资本主义的必然性。他们还从“现实主义”立场抨击他的讲话。他们提出的理由是，任何对原子武器的担忧，都可能被敌人理解为软弱的征兆。马林科夫接着就在下一次公开讲话中承认，核战争实际上将导致“整个资本主义体系的崩溃”。
据莫洛托夫说，如果再次发生战争，那将导致对“帝国主义侵略势力”的“最终胜利”。国防部部长尼古拉·布尔加宁和苏军高层大部分人也都同意这种说法。他们仍然拒不承认热核武器的革命性影响。1954年9月，主席团批准在靠近乌拉尔山脉的托茨科耶（Totskoye）进行军事演习。为了训练部队，那里引爆了一颗与广岛的同一类型的原子弹。观摩此次演习的布尔加宁等一群元帅和将军们乐观地认为，在采取某些预防措施之后，苏军有能力进行原子战。
赫鲁晓夫尽管在公开场合对核战争表示乐观，但他起初对热核武器显示出的威力非常不安。他的儿子回忆说，在1953年8月苏联的核试验之后，赫鲁晓夫看了一部有关核爆炸的保密影片，回家时情绪低落，好几天都无法平静下来。影片显示，在距爆心投影点几十英里的地方，房屋被摧毁，人也被击倒。试验的一位目击者回忆说，爆炸的影响“显然有点儿超过了心理的承受能力。第一颗原子弹的爆炸还不像这样令人毛骨悚然，虽然它当时的可怕程度要超过那场仿佛还历历在目的战争中所见到的一切”。1941—1944年间有过恐怖的战争经历的赫鲁晓夫，想必是又一次感到不寒而栗。后来，在与一位埃及记者交谈时，他承认他当时深受震动：“当我被任命为中央委员会第一书记并了解到有关核武器威力的全部实情时，我好几天都无法入睡。”
在最初的震撼过后，赫鲁晓夫意识到，如果苏美之间彼此都对热核武器的威力心怀恐惧，那就可以防止未来发生战争。他觉得艾森豪威尔政府虽然做了许多准备，口头上也很强硬，但不会动用如此可怕的武器，尤其是在美国人害怕可能会遭到还击的情况下。作为一个生性乐观的人，赫鲁晓夫把自己的焦虑转化成克服美国优势的决心。在他巩固了自己的权力之后，便马上开始对苏联的武装力量进行大刀阔斧的改革。到1955年初，他中止了斯大林建设一支庞大的海军的计划，理由是它经不住新武器的打击，不管是常规武器还是原子武器。他就像艾森豪威尔早先那样，开始相信导弹将主导未来的战争。
对核战争的恐惧并没有改变赫鲁晓夫对革命与帝国范式的信念。的确，他不再像斯大林和莫洛托夫那样，认为未来战争将把世界变成共产主义世界。但他认为核恐惧彼此抵消，对美国比对苏联更不利。它意味着“美帝国主义”虽然在经济、财政、技术和军事方面占有优势，但不敢挑战共产党对中欧的控制。再者，在双方都怀有核恐惧的情况下，苏联及其盟友会有更多的机会推动去殖民化、反帝国主义斗争和共产主义等各项事业，使之远远超出苏联的范围。在赫鲁晓夫看来，苏联的领导体制也有一点胜过美国的政府，那就是它相对来说不会受到“国内的阻挠”。也就是说，公众对核战争的恐惧可能会与美国政府的全球目标发生冲突。苏联的宣传机器形成了一种习惯，就是对哪怕一点点的反战迹象都要加以压制。它还利用雄厚的资源，防止社会在意识形态领域斗争精神的退化。除了马林科夫的讲话之外，克里姆林宫的各位领导人都有意回避核战争的后果问题，以免苏联人民会产生恐慌情绪。20世纪50年代，苏联的学校没有民防演习（虽然苏联儿童要接受大量的准军事化训练），报刊和电台也很少报道核试验的消息——不管是美国的还是苏联的。物理学家们在1954年4月的那封有名的信件从来没有发表。
不过，苏联民众对原子弹实际上是有所了解的，而且也知道广岛被毁灭的情况。不仅是值班士兵，就连许多平民看到空中的飞机也都感到不安，生怕它们是“艾诺拉·盖伊”（Enola Gay是二战时在广岛上空投下原子弹的那架美军轰炸机的名字。——译者注）。核武器时代的现实与苏共此前的意识形态教条之间存在明显的不一致。这种明显的不一致引发了疑问和怀疑。1954年夏，苏共书记处书记彼得·波斯佩洛夫向赫鲁晓夫报告了象棋世界冠军米哈伊尔·鲍特维尼克（Mikhail Botvinnik）在其给党的领导人的信中所犯的“错误”。鲍特维尼克问，人们该怎样把核战争有可能造成的灭绝的危险与官方意识形态认为战争是由帝国主义“战争贩子”为追求利润而发动的观点协调起来？苏联是否应该与这些帝国主义分子达成和解？这种和解是否是对“社会主义”理想的背叛？这些问题正好切中苏联意识形态以及冷战宣传的要害。
1955年11月22日，苏联的核武器设计人员成功试爆了一颗160万吨级TNT当量的炸弹。与1953年8月试爆的那颗不同的是，这是颗真正的“超级炸弹”，利用的是核辐射压缩原理和核聚变。伊戈尔·库尔恰托夫和他的设计人员知道，他们现在可以像美国人一样制造几百万吨级TNT当量的威力更强大的武器了。试验之后，安德烈·萨哈罗夫向此次试验的军事指挥官米特罗凡·涅杰林（Mitrofan Nedelin）元帅暗示说，如果有一天要用到热核武器，那将是一场大灾难。感到怀疑的并不只是萨哈罗夫。就连库尔恰托夫，苏联核武器工程的科学主管，也有了反战的想法——这让赫鲁晓夫极为不满。
在军队高层，意识形态上的乐观主义和军人的好勇斗狠盖过了对核战争的恐惧。取代布尔加宁成为国防部部长的朱可夫元帅是个例外。他同意艾森豪威尔总统在1955年7月所说的随着原子弹和氢弹的出现，许多在过去是合理的观念都变了。朱可夫强调，“他个人明白这种武器的危害性有多大”。总统与元帅还一致认为，只有通过逐步建立互信和控制军备，才能使双方摆脱目前的困境，克服彼此的恐惧。