Amerika Serikat meledakkan bom atom pertama selama tes pada bulan Juli 1945. Belakangan tahun itu, AS menggunakan bom atom di kota-kota Jepang Hiroshima dan Nagasaki, yang mempercepat berakhirnya Perang Dunia II. Sementara Amerika Serikat adalah negara pertama yang memiliki senjata nuklir, proliferasi nuklir tidak berhenti di AS Pada akhir 2009, ada sembilan negara yang saat ini memiliki atau diperkirakan memiliki senjata nuklir dan satu negara, Iran, yang secara luas dianggap untuk mengembangkan program senjata nuklirnya sendiri.
Uni Republik Sosialis Soviet (USSR) menjadi negara pertama setelah Amerika Serikat yang memiliki senjata nuklir. Uni Soviet meledakkan bom atom pertamanya selama uji coba pada tahun 1949. Program senjata nuklir Uni Soviet semakin meningkatkan ketegangan antara Amerika Serikat dan Uni Soviet dan mengobarkan Perang Dingin yang terjadi antara kedua negara dan sekutu mereka. Dengan pembubaran Uni Soviet pada tahun 1991, gudang senjata nuklir bekas Uni Soviet yang luas menjadi milik Federasi Rusia.
Negara ketiga yang memiliki senjata nuklir adalah Inggris, yang menguji bom atom pertamanya pada tahun 1952. Setelah Inggris, negara berikutnya yang mengembangkan senjata nuklir adalah Prancis pada tahun 1960, diikuti oleh Republik Rakyat China pada tahun 1964.
Lima negara pertama ini dikenal sebagai negara senjata nuklir, artinya adalah negara-negara yang diakui dan berwenang secara internasional untuk memiliki senjata nuklir dan juga telah menandatangani Nuclear Non-Proliferation Treaty (NPT) tahun 1968. Tujuan dari Non-Proliferation Treaty adalah untuk mencegah negara-negara selain negara senjata nuklir yang diakui mengembangkan dan memiliki senjata nuklir. NPT juga mendorong lima kekuatan nuklir yang diakui untuk mengejar kebijakan mengurangi dan akhirnya menghilangkan senjata nuklir mereka.
Ada empat negara tambahan yang diyakini memiliki atau dipastikan memiliki senjata nuklir tetapi bukan anggota Traktat Non-Proliferasi. India meledakkan perangkat nuklir pertamanya pada tahun 1974. Tetangga India, Pakistan, mengikuti dan mengembangkan senjata nuklirnya sendiri pada tahun 1998.
Israel diyakini memiliki senjata nuklir sejak tahun 1960-an, tetapi tidak membenarkan atau menyangkal hal ini. Pemerintah Israel telah berulang kali menyatakan bahwa itu bukan negara pertama yang memperkenalkan senjata nuklir di kawasan Timur Tengah. Terlepas dari ambiguitas pemerintah Israel, ada banyak bukti yang tampaknya menunjukkan bahwa Israel mungkin memiliki persenjataan nuklir terbesar di luar lima negara pemilik senjata nuklir.
Republik Rakyat Korea, atau Korea Utara, mengumumkan bahwa mereka telah mengembangkan perangkat nuklir pada tahun 2006. Pemerintah Korea Utara mengklaim telah meledakkan senjata nuklir dalam uji coba bawah tanah pada Oktober 2006 dan Mei 2009 dan bukti tampaknya mendukung klaim ini. Korea Utara adalah negara penandatangan dan anggota Perjanjian Non-Proliferasi tetapi menarik diri dari NPT pada tahun 2003.