В Рогачеве введен аэродром для базирования полка истребительной реактивной авиации, смешанной эскадрильи специального назначения и эскадрильи транспортной авиации. В Белушьей и Рогачеве находились 525-й дивизион кораблей и судов специального назначения, 580-й отдельный транспортный авиационный отряд, 1950-й истребительный авиационный полк, бригада кораблей. Опытное поле для воздушных испытаний располагалось на Северном острове на полуострове Сухой Нос. В 90 км от него размещался ЦКП управления авиацией.

После Е.Н. Барковского первым начальником Новоземельского полигона был назначен капитан 1-го ранга В.Г. Стариков. Старикова на этом посту сменил капитан 1-го ранга Н.А. Оссовский. Через четыре с половиной месяца руководить Новоземельским полигоном назначили контр-адмирала Н.Л. Луцкого, за ним – вице-адмирала С.П. Кострицкого. Всего же за время функционирования полигона им руководили 17 начальников. С 2002 г. начальником является генерал-майор Юрий Иванович Соколов.

25 августа 1955 г. было принято постановление Совета Министров СССР о проведении первого испытания ядерного заряда на Новой Земле. Сборку первого специального изделия для испытания в 1955 г. произвели на полигоне вручную под руководством подполковника Е.А. Негина, впоследствии Героя Социалистического Труда, академика, лауреата Ленинской и Государственной премий, генерал-лейтенанта. Научное руководство разработкой специальных изделий осуществляли Герой Социалистического Труда, лауреат Нобелевской и Ленинской премий академик Н.Н. Семенов; трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской и государственных премий академик Ю.Б. Харитон. Документы по организации и проведению первого испытания утверждались министром обороны СССР Маршалом Советского Союза Г.К. Жуковым. Руководили испытаниями главнокомандующий ВМФ адмирал флота Советского Союза С.Г. Горшков и главный маршал артиллерии М.И. Неделин.

Для испытания торпеды Т-5 21 сентября 1955 г. в губе Черной на глубине 12 м был произведен первый в СССР подводный ядерный взрыв мощностью около 3,5 кт.

По воспоминаниям одного из участников этого испытания:

«Султан встал мгновенно и застыл, за исключением верхней части, где, не спеша, стала образовываться грибовидная шапка. Столб от внутреннего свечения был белый-пребелый. Такой белизны я никогда не видел. Потом султан начал медленно разрушаться сверху, опадать. Мы не почувствовали ударной волны, прошел какой-то ветерок. Зато очень хорошо был виден бег подводной ударной волны по поверхности воды».

Государственная комиссия в своем отчете записала вывод о том, что «на «Объекте-700» можно проводить не только подводные взрывы в осенне-летний период, но и испытания образцов ядерного оружия в атмосфере практического без ограничения по мощности и в течение всего времени года».

В марте 1956 г. вышло постановление правительства о подготовке к испытаниям свехмощного термоядерного заряда (до 25 Мт).

Исследования ударной волны обеспечивала 14-я лаборатория ВМФ (впоследствии 16-й НИИ ВМФ). Радиационным загрязнением занимался 10-й НИИ ВМФ. Физическими измерениями характеристик ядерного заряда занимались специалисты Минсредмаша, АН СССР, Минобороны.

Первое испытание изделия мощностью 1,6 мегатонны с воздушным ядерным взрывом на высоте 2 км было проведено 21 сентября 1957 г. Оно было выполнено экипажем Головашко Ф.П. Второе – 6 октября 1957 г. экипажем Головашко Ф.П. мощностью 2,9 Мт. В том же 1957 г. был произведен единственный наземный взрыв мощностью несколько килотонн на башне восточного побережья губы Черной.