Als Kernwaffentestgelände wählte die Sowjetunion ein Steppengebiet in der Nähe von Semipalatinsk in der Kasachischen SSR im Jahr 1947 aus. Nach einigen Namensänderungen wurde sie schließlich als Staatliches Zentrales Wissenschaftliches Testgelände Nr. 2 (GosZNIP-2) geführt. Für das Personal des Testgeländes wurde eine eigene Stadt, Semipalatinsk-21 (heute Kurtschatow), errichtet, sowie ein spezielles abgeriegeltes Areal zur Lagerung der Kernwaffenkomponenten. Die Vorbereitungen für den ersten Test begannen im April 1949. Kurtschatow reiste im Mai 1949 nach Semipalatinsk, um die Testvorbereitungen zu unterstützen. Das Material für den ersten Test wurde per Eisenbahn nach Semipalatinsk transportiert. Die Bahnstationen entlang der Zugstrecke wurden für die Öffentlichkeit gesperrt, und die Wissenschaftler an Bord der Züge durften diese während der kurzen Stopps entlang der Strecke nicht verlassen.

Für den ersten Test wurde ein 30 m hoher Turm errichtet, auf dem die Bombe gezündet werden sollte. Anders als beim ersten amerikanischen Kernwaffenversuch „Trinity“ im Juli 1945 wurde die Bombe jedoch nicht auf dem Turm endmontiert, sondern in einer Halle neben dem Turm. Ebenfalls im Unterschied zu „Trinity“ wurden in der Nähe des Bombenturmes Holz- und Ziegelhäuser, Brücken, Tunnel, Wassertürme und andere Anlagen errichtet. Weiterhin wurden Lokomotiven, Eisenbahnwagen und Panzer positioniert. Damit sollten die Auswirkungen der ersten sowjetischen Kernwaffenexplosion auf solche Strukturen und Fahrzeuge getestet werden. Eine staatliche Sonderkommission befand das Areal am 10. August bereit für den Test. Am 14., 18. und 22. August gab es mehrere Probeläufe in Vorbereitung für den eigentlichen Test.

Die Einzelteile der Bombe wurden mit Lastwagen von Semipalatinsk-21 angeliefert, und die Endmontage begann unter Kontrolle von Kurtschatow und im Beisein von Beria am 28. August. Die Bombe wurde auf einem gleisgebundenen Wagen montiert. Gegen 2 Uhr morgens am 29. August war RDS-1 fertiggestellt. Die Bombe wurde auf ihrem Wagen zum Turm geschoben und dort mit einem Lastenaufzug zur Spitze des Turmes transportiert. Dort angekommen wurde sie an das Zündsystem angeschlossen. Danach verließ die Konstruktionsmannschaft den Testort. Der Kontroll- und Beobachtungsbunker befand sich in rund 8 km Entfernung.

Da es die ganze Nacht lang nieselte, wurde der auf 6 Uhr morgens Ortszeit angesetzte Test um eine Stunde verschoben. Der Himmel blieb weiterhin bedeckt, aber es klarte soweit auf, dass die Beobachtungsbedingungen gut genug für den Test wurden. Der automatische Countdown begann 30 Minuten vor der Zündung. Um 7 Uhr Ortszeit detonierte RDS-1 mit etwa 22 kT Sprengkraft. Beria umarmte sofort nach der erfolgreichen Zündung Chariton und Kurtschatow. Er ließ sich danach sofort von zwei Beobachtern, welche der amerikanischen Operation Crossroads1946 beigewohnt hatten, bestätigen, dass die Explosion so ausgesehen habe wie bei den Amerikanern. Kurz darauf rief er Stalin in Moskau an, um ihn persönlich zu informieren. Dieser wußte bereits vom erfolgreichen Test und legte auf, worüber sich Beria maßlos aufregte.

Die Sowjetunion hielt ihren ersten erfolgreichen Kernwaffenversuch geheim. Jedoch betrieben die USA und Großbritannien zu diesem Zeitpunkt bereits ein intensives Messprogramm zum Nachweis von Radioaktivität in der Atmosphäre. Am 3. September 1949 sammelte ein amerikanisches WB-29-Messflugzeug östlich von Kamtschatka in seinen Filtern radioaktive Partikel des „Ersten Blitzes“. Ein Labor konnte schnell nachweisen, das diese Partikel durch Kernspaltung verursacht worden waren. In den folgenden Tagen konnte die radioaktive Wolke über den USA verfolgt werden.

Das kommerzielle Labor Tracerlab bestimmte den Zeitpunkt der Explosion auf 0 Uhr GMT des 29. August (6 Uhr Ortszeit in Semipalatinsk) und lag damit nur eine Stunde daneben. Verteidigungsminister Louis A. Johnson wollte sich zunächst nicht von einem sowjetischen Test überzeugen lassen. Jedoch verkündete Präsident Harry Truman am 23. September öffentlich, dass in den letzten Wochen ein Atomtest in der Sowjetunion stattgefunden habe. Die USA gaben dem Test die Bezeichnung „Joe-1“.

Trotz des erfolgreichen Tests verlief der Aufbau des sowjetischen Kernwaffenarsenals schleppend. Probleme mit den ersten Produktionsreaktoren und dem Übergang von Forschung und Entwicklung zur Serienfertigung ließen das sowjetische Arsenal nur sehr langsam wachsen. Im Jahr 1950 soll es laut einer Quelle einen weiteren Versuch mit einer Testbombe gegeben haben, welcher fehlschlug, andere Quellen und die offizielle Liste der sowjetischen Kernwaffentests weisen jedoch 1950 keinen Test aus. 

Im Dezember 1951 wurden die ersten drei modifizierten RDS-1-Bomben („Objekt 501M“) fertiggestellt. Wie die ersten amerikanischen Bomben wurden diese allerdings nicht unter die Kontrolle der Streitkräfte gestellt, sondern in gesonderten Einrichtungen in Einzelteilen gelagert. Zu diesem Zeitpunkt hatte die Sowjetunion schon einen eigenständigen Implosionsentwurf unter dem Namen RDS-2 beim Test „Zweiter Blitz“ am 24. September 1952 getestet. Obwohl die Bezeichnung RDS-2 beibehalten wurde, hat diese Bombe nichts mit der ursprünglich unter diesem Namen angedachten Kopie von Little Boy gemein. Alles in allem sollen nur fünf RDS-1-Serienmodelle gebaut worden sein. Die zahlenmäßig bedeutende Serienfertigung von Kernwaffen begann in der Sowjetunion im Jahr 1953 mit RDS-3, einem Implosionsentwurf mit einem Kompositkern bestehend aus Plutonium und hochangereichertem Uran mit etwa 20 Stück pro Jahr.