Фактически для опробования новых образцов ядерного оружия остались только подземные недра. Которые были опробованы для этих целей за несколько лет до подписания упомянутого трёхстороннего соглашения. Сначала подземные испытания были проведены в США, затем – в СССР.
Первый атомный взрыв был произведён под землёй в американском штате Невада в ноябре 1951 года. Глубина была всего 5,5 метров, мощность – 1,2 килотонны. Эта была прелюдия. Полноценное подземное испытание было проведено американцами в сентябре 1957 года, когда на глубине 275 метров был подорван заряд мощностью 1,7 килотонны. Проведённые исследования имели целью отработку методик проведения взрывов под землёй, изучение поражающих факторов, а также возможностей и способов их дальнего обнаружения. Подобные же цели преследовали потом и в СССР.
Подготовка к подземным испытаниям началась в Советском Союзе в 1958 году. Штольню длиной 380 метров проложили в скальном массиве Дегелен Семипалатинского полигона на глубине 125 метров. Испытание провели 11 октября 1961 года. Взрыв заряда в одну килотонну получился таким мощным, что гора в районе эпицентра «подпрыгнула» на 4 метра.
Но всю мощь удара штольня выдержала, поэтому на поверхность не вырвались ни огненный шар, ни радиоактивная пыль. Только в 1964 году учёные смогли добраться до эпицентра взрыва. Для этого пришлось организовывать разборку завала горных пород.
Испытания были признаны успешными. Всего на Семипалатинском полигоне было проведено 343 подземных ядерных взрыва (128 в скважинах и 215 в штольнях). Последний был проведён 19 октября 1989 года. После чего полигон под Семипалатинском был закрыт.