Изменение общей атмосферы ускорило такое важное событие, как подписание СССР, США и Великобританией договора о частичном запрещении испытаний атомного и водородного оружия. Переговоры по этой проблеме происходили давно, но без видимого прогресса. СССР настаивал на запрещении всех испытаний, включая и подземные, а также на том, чтобы новый договор подписали все ядерные державы. Но Франция не желала участвовать в переговорах, а США не хотели полного запрещения испытаний. Чтобы подчеркнуть свою искренность, Советское правительство ещё в 1958 году объявило об одностороннем прекращении всех испытаний атомного оружия и заявило, что не возобновит этих испытаний, если их не будут проводить США и Англия. Западные страны последовали примеру СССР, который, однако, первым нарушил добровольный мораторий. Это произошло в 1961 году в разгар Берлинского кризиса. К тому времени в СССР завершилось создание нескольких особо мощных ядерных зарядов, которые ещё не испытывались. Желание продемонстрировать Западу военное могущество СССР побудило Хрущёва назначить новую серию испытаний в районе Новой Земли.

Академик А. Д. Сахаров, один из создателей грозного оружия и участник прежних испытаний водородной бомбы, писал позднее: «Начиная с 1957 года (не без влияния высказываний по этому поводу во всём мире таких людей, как А. Швейцер, Л. Полинг и некоторых других), я ощутил себя ответственным за проблему радиоактивного заражения при ядерных испытаниях. Как известно, поглощение радиоактивных продуктов ядерных взрывов миллиардами населяющих землю людей приводит к увеличению частоты ряда заболеваний и врождённых уродств. При попадании радиоактивных продуктов взрыва в атмосферу каждая мегатонна мощности ядерного взрыва влечёт за собой тысячи безвестных жертв. А ведь каждая серия испытаний ядерного оружия (все равно США, СССР, Великобритании или Китая и Франции) — это десятки мегатонн, т. е. десятки тысяч жертв…

Я вспоминаю лето 1961 года, встречу учёных-атомщиков с Председателем Совета Министров Хрущёвым. Выясняется, что нужно готовиться к серии испытаний, которая должна поддержать новую политику СССР в германском вопросе (Берлинскую стену). Я пишу записку Хрущёву: «Возобновление испытаний после трёхлетнего моратория подорвёт переговоры о прекращении испытаний и разоружения, приведёт к новому туру гонки вооружений, в особенности в области межконтинентальных ракет и противоракетной обороны», — и передаю её по рядам. Хрущёв кладёт записку в нагрудный карман и приглашает присутствующих отобедать. За накрытым столом он произносит импровизированную речь, памятную мне по своей откровенности, отражающей не только его личную позицию. Он говорит примерно следующее: „Сахаров хороший учёный, но предоставьте нам, специалистам этого хитрого дела, делать внешнюю политику. Только сила, только дезориентация врага. Мы не можем сказать вслух, что ведём политику с позиции силы, но это должно быть так. Я был бы слюнтяй, а не Председатель Совета Министров, если бы слушался таких людей, как Сахаров».

Ещё одно испытание сверхмощного ядерного оружия было произведено в конце лета 1962 года, незадолго до Кубинского кризиса. Конечно, и США после этого отказались от добровольного моратория на подобные испытания. Переговоры, однако, продолжались, и точки зрения сторон постепенно сближались. Было решено отказаться от всех испытаний ядерного оружия, кроме подземных. В июле 1963 года был парафирован, а 5 августа подписан в Москве «Договор о запрещении испытаний ядерного оружия в атмосфере, космическом пространстве и под водой». От Советского Союза Договор подписал А. А. Громыко, от Соединённых Штатов — Дин Раск, от Великобритании — лорд Хьюм. При его подписании присутствовали Генеральный секретарь ООН У Тан Н.