1956年7月周总理向中央提交《关于原子能建设问题》的报告，提出成立“原子能事业部”的建议。主席同意了总理的意见。1956年11月正式提交一届人大常委会议通过，决定成立第三机械工业部（1958年2月改为第二机械工业部），任命宋任穷为部长。
一、发展机遇1956年2月，赫鲁晓夫在苏共二十大上作了揭露斯大林问题的秘密报告，在世界上很快就出现了反苏反共的浪潮，赫鲁晓夫在国际上面临与西方十分尖锐的矛盾，国内也有很大的反对力量，政治地位岌岌可危，极需中国共产党和政府的支持，主动表示愿在国防尖端技术方面给予帮助，以换取支持。
苏共二十大上的赫鲁晓夫
中苏经35天谈判，最后在1957年10月15日聂荣臻元帅和别尔乌辛分别签署了《新技术协定》。
在这个协定中，苏联应允在原子能工业、导弹、火箭武器、航空新技术以及导弹和核试验基地建设诸方面，对中国进行援助。并且，苏联将于1957年至1961年底，为中国提供原子弹教学模型和图纸资料，以及提供P—2导弹样品和有关的技术资料。
从此，中国制造原子弹才算得到真正确定，并逐步展开。
二、成立“九局”1958年1月8日，核武器研究所成立（代号为二机部九局）任命李觉为所长（局长）、副局长有吴际霖和郭英会。九局是二机部最重要的一个局，负责核武器研制和基地建设工作。
宋任穷和刘杰明确指示，鉴于九局工作的特殊性，为了保密起见，不能在部机关内久留，必须独门独院，而且最好在郊区。
考虑到接收苏联给的原子弹教学模型和技术资料，由火车运到西直门，不必经过城里，于是作为接收和消化苏联提供的原子弹的技术资料，以及调集、培训技术人员的机构，就选在德胜门外，元大都土城附近，老北京叫“牤牛桥”（现为花园路），一片农田，比较偏僻。
于是，在此建起新中国第一个核武器研究所，两栋红砖小楼，一栋四层的灰楼坐落在农田村舍之间，当时还在北太平庄铁道干校要了一些房子和地皮，后来被国防科工委改建为“远望楼宾馆”。
今天的远望楼宾馆
九局的保密代号有好几个，二机部机关用“九局”，北京市用“北京第九研究所”国防军工系统用“国防科委第九研究所”（国防科委九所），采购材料与其它单位协作用“0二单位九所”。
三.交恶之后1958年起，中苏两国关系因为长波电台和炮击金门的事矛盾日益尖锐。中方按照苏方的通知几次前往满洲里接收原子弹模型，可是都一次次落空。
1959年6月20日苏共中央致中共中央的信函，提出最近日内瓦会议在拟定禁止试验核武器协议，正赶上政府首脑会议即将召开，考虑到西方国家如获悉苏联将核武器的样品和设计的技术资料交给中国，就很有可能严重破坏了社会主义国家为争取和平与缓和国际局势所做的努力。因此，在目前条件下，只能暂缓向中国提交原子弹的样品和技术资料，将来如何共同行动，以后看局势发展再定。
苏联的出尔反尔让毛泽东极为不悦。经中央决定，对此信不表态、不复信、不理睬他们这一套。总理说他不给，我们就自己动手，从头摸起，准备用8年时间搞出原子弹。
四、221基地建设1958年7月西北基地的地址，中央书记处已经同意了，是小平同志亲自批的。221基地选在青海省海晏境内的金银滩，地处湟水源头、海晏盆地，地理位置十分优越，北靠祁连山，南临青海湖，东接西宁市，西邻柴达木，距离西北重镇兰州市也不远。四周环山，境内是纯牧区，在当时认为便于隐蔽保密。盆地平均海拔3200米，高寒缺氧，无霜期很短。
施工任务由兰州建筑工程局三公司等部门调集人员，组建104工程公司和103安装公司4处承担。1958年底调进了一批工程技术人员和施工队，有2000多名解放军指战员，7000多民工，还有2000多熟练的建筑工人，在草原上形成一支庞大的建设队伍，修路、基建，工厂建设全面开工。
整个基地有18个厂区，4个生活区，总建筑面积为56.4万平方米，其中有33万平方米的优质厂房。基地内有铁路专用线38.9公里，与青藏铁路在海晏县火车站接轨；有沥青铺石一级公路75公里，与青藏、青新、湟嘉公路连接。距西宁市103公里，离青海湖30公里。基地分为甲区、乙区，甲区是基地政治、科研、生产、文化中心；乙区在海晏县城，主要是生活区。
211基地对外掩护名称：
名称：国营综合机械厂
地址：青海西宁胜利路196号
通信信箱：青海西宁×××信箱
发电报：青海矿区
五、精英荟萃1960年3月为了应对苏联撤退专家造成的困难，二机部决定加速原子能工业建设和加强原子弹研制力量，向中央请求紧急抽调一批高中级科技骨干人员，于是从中国科学院和全国各地区、各部门选调105名高、中级科学研究和工程技术人员，其中包括郭永怀、程开甲、陈能宽、龙文光等著名科学家。
1961年4月1日刘杰约见刚回国的王淦昌，请他参与领导研制战略核武器——原子弹的工作。王老果断回答“我愿以身许国”。为了保密需隐姓埋名，为了不暴露真实身份，王老化名为“王京”。同时彭桓武也调入核武器研究所。王淦昌、彭桓武、郭永怀和朱光亚四位同时被任命为核武器研究所副所长。早在1958年8月邓稼先就已调入，并被任命为理论部主任。
邓稼先
郭永怀
王淦昌
彭恒武
朱光亚
1958年7月，邓稼先到了核武器研究所，所领导让他立即到北京各大专院校物色人才，从应届毕业生中调一批大学生来。邓稼先到清华、北大和北京航空学院等相关的大专院校物色了一批人，经审查批准，第一批调了28名大学生，后来称作“28星宿”，成为研究所的第一批青年骨干。
六、中央15人领导机构成立1962年9月，在刘杰主持下，李觉、吴际霖起草了《关于自力更生建设原子能工业情况的报告》上报毛主席和党中央。
1962年10月初，刘少奇主持中央政治局扩大会议，专门讨论二机部的报告，刘少奇指示“中央要成立个委员会，加强领导，加强配合，请国防工办提出委员会成员名单，报中央批准”。
10月30日，国防工办主任罗瑞卿在给主席和中央报告中提出，建议成立中央15人专门委员会，统一领导原子能工业的建设和核武器研究试验工作。
11月3日，毛主席在这个报告上批示：“很好，照办。要大力协同做好这个工作。”
11月17日，刘少奇再次主持召开中央政治局扩大会议，宣布：中共中央决定成立中央15人专门委员会。周恩来任主任，委员由贺龙、李富春、李先念、薄一波、陆定一、聂荣臻、罗瑞卿、赵尔陆、张爱萍、王鹤寿、刘杰、
徐志远、段君毅、高扬等组成。
委员会下设办公室，罗瑞卿兼主任，赵尔陆，张爱萍，刘杰，郑汉涛兼副主任。办公室设在国务院国防工业办公室。
12月14日，中共中央决定成立中央专委会正式发出通知，它既是一个权力极大的决策机构，又同时起着协调各方力量的作用。
1965年3月，中央决定，15人专门委员会也管导弹的研究试验，并增加了余秋里等新成员，改称中央专门委员会，简称“中央专委”。
七.突破关键技术1.“17号工地”的爆轰试验
1960年4月，原子弹的理论设计正式开始，到年底邓稼先他们就把中国第一颗原子弹原理的轮廓勾勒出来了。理论设计须通过一系列的爆轰试验的验证或进行必要的修正。我国第一个核装置（代号：596）采用内爆法，即利用高能炸药产生球形聚心爆轰波，将裂材料压缩到高超临界状态，适时地注入中子使其发生自持链式裂变反应，瞬间释放出大量能量使其爆炸。
爆轰试验研究工作刚开始时是借用工程兵的代号为“17号工地”的试验场进行，由王淦昌、郭永怀和陈能宽等专家领导，经过充分论证，决定采用陈能宽的起爆（聚焦）元件方案，设计制造了所需的起爆元件，突破了测试工作的技术难关，经过多次爆轰试验，基本掌握了内爆的规律和实验技术。
2.研制点火装置（代号：9502）
掌握点火技术是研制原子弹的关键技术之一。首先必须精确测量中子的数据，所需的核测试及探测均需研制解决，得转到九所来，这项攻关早在401所王方定小组承担。
1963年11月20日，在基地进行了缩小比例的聚合爆轰试验，使理论设计和一系列试验结果得到综合验证，为原子弹设计打下可靠基础。
第一颗原子弹的理论设计方案完成，并经过了综合性论证的关键试验考核。
八、“草原会战”“草原会战”指当时要在基地集中突破技术难关，研制生产出我国第一个原子弹和氢弹。
1964年3月，研究所改为第九研究设计院（简称九院），李觉为第一任院长。随之撤销9个研究室的建制，又恢复了4个部。并决定生产部、实验部、设计部进入“221”基地，组成“312”设计分院。理论部暂留北京。
1964年4月周总理亲自主持召开中央专委会第八次会议，决定“596”工程采取塔爆方式，于9月10日前做好试验前的一切准备。
1964年6月，一个水、电、暖、路齐全，集生产、生活为一体的研制基地基本建成，为第一颗原子弹的研制提供了必要的基础条件。各路人马此时齐集在221基地。“草原大会战“全面铺开。
（一）研制原子弹
1.1964年6月6日进行了全尺寸大型综合性爆轰出中子试验（所谓的“冷”试验，即除了裂变材料部件用贫铀代替外，其余都和原子弹试验时一模一样）。试验现实了预期的设想和目的，取得圆满成功，为原子弹爆炸奠定了坚实基础。
2.第一颗原子弹爆炸成功
1964年8月底，完成596核装置的总装，产品运往试验场。
1964年10月16日，进行了我国首次原子弹试验。试验的主要目的是鉴定原子弹装置理论设计的正确性和结构设计的合理性，以及各系统动作的可靠性。试验在新疆罗布泊试验场进行。塔爆的塔高102米，原子弹（核装置）的代号为“596”。它是按内爆原理设计、核装料为高浓铀-235，核爆炸装置重量为1.55吨。爆炸实测威力为2.2万吨TNT当量，试验获得圆满成功。它标志着我国已经掌握了自行研制原子弹的能力，并能实施核试验，是我国核武器发展史上第一个里程碑。
3.核航空炸弹研制成功
1964年11月10日，落实“2923”计划，成立“548”技术委员会。
“2923”核装置是配核航空炸弹的，我国第一次核试验爆炸的是一个核装置，是固定在塔上爆炸，是静态的，它不能运载，不能投掷，不能作为攻击敌方的武器。必须对其进行武器化，使其成为可用于实战的原子弹（核航空炸弹）。
武器化要解决的技术问题很多：首先是核装置要相对缩小，各个部件在飞行中要具有足够的耐振动、耐冲击力的能力。尤其是高压雷管要耐受投掷时振动和冲击时的影响，保证32个高压雷管能准确无误地同时起爆，不出现瞎火而使点火失效；其次要解决原子弹弹道稳定；最后使原子弹的三大部分即核装置、引爆控制系统、和航弹的壳体成为一个完整的整体，其结构布局要合理紧凑，各部件稳定性安全牢固。
完成了武器化后于1965年5月14日进行我国第一颗核航空炸弹空投爆炸，测得爆炸威力为3.5万吨TNT当量。这是我国进行的第二次核试验。试验代号为“21-71”，试验产品的代号为“2923”，试验获得圆满成功。从此中国才真正有了可用于实战的原子弹。
4.研制成功中近程核导弹的核战斗部
“548”核装置是配我国自行研制的中近程核导弹（东风二号）的核战斗部。作为导弹核武器的战斗部，武器化要解决的技术问题很多，对核装置与引爆控制系统的要求更为苛刻。
首先是小型化，弹头对其重量、重心和转动惯量都有严格要求，外形尺寸，几何形状要适合弹头壳体的空间（锥形）。
其次为导弹的飞行环境条件必须通过许多试验如综合静力强度试验，整体振动试验，冲击试验，离心试验，温度试验，运输（公路、铁路、空运或航行）试验，还有淋雨、雷击等试验，只有这些试验一一通过才能保证导弹核武器的有效。
完成上述武器化的任务后于1966年10月27日，中国第四次核试验，用我国自行研制的中近程弹道导弹（东风二号），在我国本土上进行的一次空中核爆炸试验。试验的主要目的是为鉴定已研制好的核战斗部在实际飞行环境下的工作状态，真实地综合检验核导弹的性能。导弹在酒泉西北导弹试验基地发射，核弹头在罗布泊试验场南部弹着区上空爆炸，爆高为596米，试验的射程为894公里，爆炸威力为1.2万吨TNT当量。试验的成功标志着中国有了可用于实战的核导弹。
这次核试验是我国的创举，在本土上空进行实弹核试验，世界上只有中国这唯一的一次，可谓“空前绝后”。
（二）研制氢弹
在65年初毛主席在听取国家计委关于远景规划设想的汇报时指出“原子弹要有，氢弹也要快。”。刘少奇也提出要像爆炸原子弹那样早日炸响氢弹，中央专委批准了二机部的计划，确定力争1968年进行氢弹装置爆炸试验。
6月，二机部部长刘杰到基地传达中央专委关于“要研制氢弹“的指示，7月二机部向中央上报《关于突破氢弹技术的工作安排》，提出在继续进行理论探索研究的同时，进行若干核试验，争取在1966年6月进行一次含有热核材料的原子弹试验，按理论与实践相结合的路子，逐步突破氢弹技术。中央专委批准了这个报告。
氢弹由两部分组成：用来为自持热核反应创造条件的专门设计的起爆核装置，称“甲球”、“初级”或“扳机”；用来为自持热核聚变反应放出能量和中子，并诱发重核裂变反应放出更多能量的氢弹主体部分，称“乙球”、“次级”或“被扳机”。
1966年5月9日，中国第三次核试验是进行含热核材料（氘化锂-6）的原子弹空爆试验。试验代号为“21-72”，试验产品代号为“596L”。
这次试验是取得热核材料在高温、高压条件下热核聚变反应的实测数据，检验核反应过程与理论设计是否相符，试验获得成功，为进一步研制氢弹提供初步的理论数据。
1966年12月18日，中国进行了第五次核试验。这是减当量的氢弹原理试验，试验在新疆罗布泊核试验场进行。试验代号为“21-42”，试验产品代号为“629”。试验的主要目的是验证利用裂变装置作为“扳机”，来引爆“被扳机”的氢弹理论设计方案的正确性和结构设计的合理性。试验采用塔爆，塔高102米。测得爆炸威力为12.2万吨TNT当量。试验获得圆满成功，表明我国已掌握了氢弹原理，氢弹研制中关键科学技术已获得解决。
1967年6月17日，中国进行第六次核试验。这次试验是我国首次氢弹空爆试验。试验代号为“21-73”，试验产品代号为“639”。试验目的主要是验证氢弹的总威力和裂变、聚变分威力。运载工具为轰-6飞机，空投带降落伞的核航空炸弹，爆高为2960米，实测氢弹爆炸威力为330万吨TNT当量。试验获得圆满成功，是我国核武器技术发展的又一个飞跃，为热核弹头的研制和装备部队奠定了基础。
九、使命终结1968年元月，国防科委接管九院。至此第二机械工业部九局自行消亡。
1995年5月15日，211基地（原子城）退役，经国务院批准更名为西海镇，现为海北州府所在地。2001年，青海原子城被国务院列为全国重点文物保护单位。2005年11月，原子城被确定为全国爱国主义教育示范基地。
