Kalla krigets kärnvapens historia går tillbaka till andra världskriget, då USA släppte två kärnvapenbomber över Japan. Även om dessa var de enda två kärnvapenbomber som användes under aktiv krigföring, skapade deras användning en kärnvapenkapprustning som varade i mer än ett halvt sekel. Kalla krigets kärnvapenkapplöpning var främst en tävling mellan USA och Sovjetunionen, även om andra länder utvecklade kärnvapen under denna tid.
Efter andra världskriget utbröt kampen om världsmakten och USA och Sovjetunionen tog täten. Vid den tiden kände USA att de hade monopol på kärnvapen och tillgång till de enda lagren av uran som var nödvändiga för att tillverka kärnvapen. Världen upptäckte snart att uran inte var så ont om som amerikanerna trodde att det var, och snart började Sovjetunionen utveckla sina egna kärnvapen under kalla kriget. De färdigställde sitt första kärnvapen tidigare än USA förutspått, vilket kom som en chock för världen. Eftersom USA hade varit försiktiga med sovjeterna även under andra världskriget när länderna var allierade, orsakade denna utveckling mycket rädsla i USA, vilket ytterligare underblåste det kalla kriget och den röda skräcken i USA
Sovjetunionens första kalla krigets kärnvapen var nästan identiska kopior av bomben kallad Fat Man, som var den amerikanska kärnvapenbomben som släpptes över Nagasaki. Efter denna utveckling ökade båda sidor sin produktion av kärnvapen, och insåg att framtiden för kärnvapen låg i missiler, inte bomber. Missiler hade inverkan på lång räckvidd, och när ryssarna sköt upp Sputnik och visade upp sina tekniska framsteg började rymdkapplöpningen och USA insåg att Ryssland var före spelet när det gäller att skapa kärnvapenmissiler.
Men båda sidor som hade utvecklat kalla krigets kärnvapen hade också utvecklat ”second strike”-system, vilket i princip innebar att även om en sida hade blivit attackerad och mestadels förstört, så kunde den sidan fortfarande inleda en offensiv och utplåna sin fiende. Därför visste både USA och sovjeterna att om de inledde en attack så innebar det förödelse för båda sidor.
När fler länder, som Frankrike, Storbritannien och Kina, började utveckla sina egna lager av kärnvapen från kalla kriget, började fördrag bildas för att bromsa eller stoppa spridningen av kärnvapen. Även om många av dessa fördrag var ineffektiva, saknade USA förtroende för sina egna vapen och var ivriga att bromsa spridningstakten runt om i världen. Sovjetunionen upplevde ekonomiska problem, vilket ledde till en avmattning av kärnvapenspridningen på slutet. När Ronald Reagan tillträdde i USA närmade sig det kalla kriget sitt slut och ett konglomerat av fördrag och överenskommelser hade bromsat kärnkraftsutvecklingen. Men under de senaste decennierna har andra länder börjat bygga sina egna kärnvapen, vilket återuppväcker frågan om kärnvapenkrig och dess ekonomiska och humanitära effekter.