我国氢弹研究始于1960年。当时九院正忙于原子弹的攻关，中国科学院近代物理研究所在钱三强所长领导下，成立一个由黄祖洽、于敏为组长的“轻核理论组”，开始秘密进行热核材料性能和热核反应研究。

以邓稼先为主任的九院理论部1963年9月完成第一颗原子弹理论设计后，也开始了氢弹的研究。后来，为加强科研力量，黄祖洽、于敏带领“轻核理论组”31名科研人员并入九院。

1965年底，于敏提出氢弹理论设想新方案，即:“利用原子弹作为‘扳机’来引爆‘被扳机’的两级氢弹。”新方案经过三次核试验获得成功。包头核燃料元件厂1964年9月生产出合格的氘化锂—6，为氢弹研制提供了所必需的热核材料。

1967年6月5日，一列看似普通的旅客列车——实际是经过专门改装的专列——在最严密警戒下，从221厂开出。专列载有在221厂完成制作、总装、联测的我国第一颗氢弹。8日，专列安抵乌鲁木齐。

1967年6月17日8时，徐克江机组驾驶挂有氢弹的轰—6甲飞机飞临靶区上空，但驾驶员过于紧张，投弹时忘记按自动投掷器，氢弹没有投下。经请示现场指挥聂荣臻后，空军地面指挥员发出“重飞”口令。20分钟后，飞机再次飞临靶心上空，驾驶员准确地打开弹舱抛出弹体。降落伞拽着弹体在碧蓝的天空中滑翔，霎时间，一道强烈的闪光，一个巨大的火球，伴着惊雷般的巨响生成一组蘑菇状的烟云，腾空而起，一颗330万吨TNT当量的氢弹，在靶心地面预定高度2960米上空成功爆炸。

曾经的最高机密

第一颗原子弹装置爆炸成功后，中央派“春雷文工团”来221厂慰问演出，连续一个多星期，每天轮流上演舞蹈、话剧等节目。实际上，基地的许多单位和职工并不知道原子弹是在他们这里研制、组装的。一分厂主要负责引爆控制系统、弹体结构的研究工作。但该厂的一位技术员在听到原子弹爆炸成功的消息后，竟然问周围的同事:“威力这么大的武器是在哪儿制造的？”

原子弹研制是国家最高机密，221厂所有工作都在极其保密状态下进行。基地对外称“青海矿区国营221厂”，但还有其他掩护名。直到今天，仍有一些人只记得那里是一个普通的矿区。

221厂最后一任厂长王菁珩在《金银滩往事》中回忆:1960年，他和北京航空学院发动机系的四位同学毕业后被分配到九院工作。报到时，他们才知道九院除基础研究外，其他人都在“前方”工作。他们真正要报到的地方是:西宁市胜利路105号青海省第五建筑工程公司。到了西宁招待所他们遇到了同一个卧铺车厢的人，他是来青海综合机械厂报到的，当时谁也不敢多问，实际上都是到221厂报到的，只是掩护名不同。