当听说，检查中技术上出现了两个小问题，就一再询问，并说：“这些问题不要看成是小事，出起事来会变成大问题。
规程上的工序一道也不能少，少了一道工序，就是个教训。”
最后说：“现在大家很累了，要注意很好休息。
这次试验与过去不同，有质的变化，休息安排不好，工作是搞不好的。”
6月15日上午，聂荣臻再次听取郑汉涛汇报有关降落伞的详细情况。
下午，听取郑汉涛汇报氢弹检查的详细情况。
晚上，听取张蕴钰汇报基地各项准备工作的详细情况。
又渡过了紧张的一天。
16日下午，他来到马兰机场，慰问在现场工作的科技人员；看了试验用的氢弹实物；登上执行空投氢弹任务的轰-6甲飞机，同机组人员一一握手，并勉励说：“这可不是一个一般的炸弹，一定按操作规程执行好任务，但也不要紧张。”
机组人员的答复是坚定的：“请元帅放心，我们保证胜利完成任务。”
聂荣臻使劲摇着机组组长徐克江的手说：“好，好，我相信你们。”
当天晚上，他乘飞机到达现场指挥部，同张震寰、张蕴钰商量研究后，研究将试验零时定为17日8时，并在电话上向周恩来作了报告，得到批准。
6月17日上午7时40分，聂荣臻再次分别打电话给周恩来、叶剑英，汇报了现场各项准备工作的最后情况。
得到了周恩来、叶剑英的肯定和鼓励的答复。
于是他下令8时整进行氢弹空爆试验。
8时前，飞机声由远而近，人们都翘首以待。
8时整，空投氢弹的飞机到达预定空域，没有投弹，拐了个弯飞走了。
“怎么回事?”聂荣臻在掩蔽壕里用电话问。
电话里空军地面指挥员报告说：“飞行员操作中少了一个动作，请求再飞一圈。”
聂荣臻是要求严格按科学规则办事的人，觉得飞行员的请求是认真、科学的表现，当即答复：“可以!”于是20分钟以后，徐克江驾驶的轰-6甲型飞机再次飞临预定空域，在预定高度投下了中国的第一颗全当量氢弹。
氢弹在距靶心315米、高度2960米处爆炸。
天空出现了一个自然太阳，一个人造太阳，两个太阳在蓝天并排高挂的奇特壮观。
随后是一声震耳欲聋的轰鸣。
氢弹爆炸成功了!人们从指挥部掩蔽壕内跳出来欢呼，一阵强风带着热浪迎面扑来，有的人几乎被吹倒，这是氢弹冲击波的威力!聂荣臻因为上了年岁，无法像年轻人那样跳出掩蔽壕。
但他手握电话，激动地凝视着天空那个人造太阳渐渐演变成的蘑菇云。
摄影家孟昭瑞拍下了聂荣臻的这张历史性照片。
人们面对着这朵比原子弹的蘑菇云要壮观美丽得多的伞状烟云慢慢上升、扩大，颜色则由红色渐渐变成了白色的蘑菇云，欢呼声经久不息。
聂荣臻却在焦急地等待着，要秘书催问有关方面，尽快汇集各种数据，计算出眼前实现的核爆炸的当量，够不够得上氢弹级爆炸?科学家们紧张地计算着，不久报告说，初步计算，核爆炸的威力在300万吨梯恩梯炸药的当量以上，(据最后各项数据测算的结果为330万吨)是氢弹爆炸!试验获得圆满成功，没有发生任何人员伤亡。
聂荣臻立即要通北京的电话，先后向周恩来、叶剑英报告了科学家们的计算结果。
周恩来在电话里说：“我代表毛泽东主席、党中央、国务院向所有参试人员表示祝贺!”叶剑英则代表中央军委向参试的指战员们表示祝贺!聂荣臻走出指挥部临时架设的帐篷，向守候在外面对他热烈鼓掌的人群挥手致意，大声转达了周恩来、叶剑英的话。
11时，他乘飞机赶回马兰机场，向徐克江机组全体人员表示感谢、慰问和祝贺，并同机组人员合影留念。
在时间上，从第一颗原子弹到第一颗氢弹爆炸，美国用了7年零4个月，苏联用了4年，英国用了4年零7个月，法国用了8年零6个月，而中国只用了2年零8个月，并且赶在了法国之前试验氢弹，引起了全世界的巨大反响，公认中国已经进入世界核先进国家的行列。
