Sejarah senjata nuklir Perang Dingin berawal dari Perang Dunia II, ketika Amerika Serikat menjatuhkan dua bom nuklir di Jepang. Sementara ini adalah satu-satunya dua bom nuklir yang digunakan selama perang aktif, penggunaannya melahirkan perlombaan senjata nuklir yang berlangsung selama lebih dari setengah abad. Perlombaan senjata nuklir Perang Dingin terutama merupakan kontes antara Amerika Serikat dan Uni Soviet, meskipun negara-negara lain mengembangkan senjata nuklir selama waktu ini.
Setelah Perang Dunia II, perebutan kekuasaan dunia meletus dan Amerika Serikat dan Uni Soviet memimpin. Pada saat itu, Amerika Serikat merasa memiliki monopoli atas senjata nuklir dan akses ke satu-satunya persediaan uranium, yang diperlukan untuk membuat senjata nuklir. Dunia segera menemukan bahwa uranium tidak langka seperti yang dipikirkan orang Amerika, dan segera Uni Soviet mulai mengembangkan senjata nuklir Perang Dingin mereka sendiri. Mereka menyelesaikan senjata nuklir pertama mereka lebih awal dari yang diperkirakan Amerika Serikat, yang mengejutkan dunia. Karena Amerika Serikat telah waspada terhadap Soviet bahkan selama Perang Dunia II ketika negara-negara tersebut adalah sekutu, perkembangan ini menyebabkan banyak ketakutan di Amerika Serikat, yang selanjutnya memicu Perang Dingin dan Ketakutan Merah di AS.
Senjata nuklir Perang Dingin pertama Uni Soviet adalah salinan yang hampir identik dari bom yang disebut Fat Man, yang merupakan bom nuklir Amerika yang dijatuhkan di Nagasaki. Setelah perkembangan ini, kedua belah pihak meningkatkan produksi senjata nuklir mereka, menyadari bahwa masa depan persenjataan nuklir ada di rudal, bukan bom. Rudal memiliki dampak jarak jauh, dan ketika Rusia meluncurkan Sputnik, menunjukkan kemajuan teknologi mereka, perlombaan ruang angkasa dimulai dan Amerika Serikat mengakui bahwa Rusia berada di depan permainan dalam hal menciptakan rudal nuklir.
Namun, kedua belah pihak yang telah mengembangkan senjata nuklir Perang Dingin juga telah mengembangkan sistem “serangan kedua”, yang pada dasarnya berarti bahwa meskipun satu pihak telah diserang dan sebagian besar dihancurkan, pihak tersebut masih dapat melancarkan serangan dan melenyapkan musuhnya. Oleh karena itu, baik AS maupun Soviet tahu bahwa jika mereka melancarkan serangan, itu berarti kehancuran bagi kedua belah pihak.
Karena semakin banyak negara, seperti Prancis, Inggris, dan Cina, mulai mengembangkan persediaan senjata nuklir Perang Dingin mereka sendiri, perjanjian mulai terbentuk untuk memperlambat atau menghentikan proliferasi senjata nuklir. Sementara banyak dari perjanjian ini tidak efektif, Amerika Serikat kurang percaya diri pada senjata mereka sendiri dan ingin memperlambat laju proliferasi di seluruh dunia. Uni Soviet sedang mengalami masalah ekonomi, yang berujung pada perlambatan proliferasi nuklir. Pada saat Ronald Reagan menjabat di Amerika Serikat, Perang Dingin akan segera berakhir dan konglomerasi perjanjian dan kesepakatan telah memperlambat perkembangan nuklir. Namun, dalam beberapa dekade terakhir, negara-negara lain telah mulai membangun senjata nuklir mereka sendiri, membangkitkan kembali isu perang nuklir dan dampak ekonomi dan kemanusiaannya.