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美苏两国在核军备竞赛中逐渐形成这样的共识，无论奉行哪种威慑战略，都不能在数量上处于劣势，否则会为对方产生先发制人打击的企图留有缺口；必须具备较强的生存能力，否则会失去报复威慑的基础；质量尤其是精度一定要提高，否则在实战中运用的可能性会受较大限制。
1947年7月24日，当时参加波茨坦会议的美国总统杜鲁门在当晚会议结束之后，走到斯大林面前装着漫不经心地提到：“我们有一种破坏力异常强大的新式武器”。斯大林当时“没有表现出特别兴趣”，但返回住所后对莫洛托夫说：“应该告诉库尔恰托夫(负责苏联原子弹发展计划的物理学家)，加快我们的工作进度”。
两年后的1949年8月29日，蘇联第一颗原子弹试爆，美国的核垄断宣告破产。
在长达40多年的冷战期间，美苏两国围绕争夺核优势展开激烈的较量和竞争，同时为了避免在争夺核优势的过程中迎头相撞，使这种较量和竞争在不危及各自安全的情况下“稳定”地进行下去，并维护双方相对于其他国家的核优势和垄断地位，美苏两国在开展核军备竞赛的同时也进行了一系列的军控谈判。以争夺核优势为主要目的的竞赛，与以保证竞争的“稳定”和双方优势地位的为目的的核军备控制的互动和交织，构成了冷战时期美苏两国的核对抗历史。
从打破核垄断到核对抗兴起
1945年7月16日，美国的第一枚原子弹爆炸成功，成为第一个掌握了核武器的国家，取得了垄断地位。掌握了核武器后的美国以核讹诈为手段，推行其“遏止战略”。但随着美国核垄断地位的被打破和苏联核力量的发展，1955年，美国国家安全委员会在一份报告中承认，双方相互威慑的局面已经出现，这标志着以垄断和反垄断为主要特征的阶段已经结束，双方已经为真正意义上的核对抗做好了技术上的准备。总的来讲，这一阶段是美苏两国核对抗的初始形成阶段。
1952年11月1日，美国进行了首次氢弹爆炸试验，其爆炸当量相当于300万吨梯恩梯，是投在广岛的原子弹当量的150倍。
苏联不甘示弱，于1953年8月12日宣布，成功地试爆了100万吨当量的氢弹。其后美苏又先后于1954年和1955年分别制造出可供飞机携载用于实战的氢弹。
这一时期虽然美苏已经在氢弹研制中形成对抗局面，不过此时双方核力量规模都比较小，尚不具备实战意义上的对抗能力。在1955年以前，由于核武器技术发展处于初始阶段，加上当时裂变材料生产能力有限，美国的核武器数量增长比较缓慢，数量较少，品种也仅限于核航弹和战术核武器。与美国一样，这一时期苏联的基本目标首先是打破美国对原子弹氢弹的垄断地位，在此基础上开始少量制造和装备核武器，核力量发展属于初创时期。
同时，由于受对核武器特点、作用和意义理解的局限，美苏也没有形成对进行核对抗具有指导意义的战略思想。美国在1953年以前推行的是“核讹诈”战略。在当时的美国人眼里核武器只是一种更具破坏力的武器而已，其作用仅仅是将替代二次大战所普遍使用的常规武器。1953年以后，美国在“核讹诈”战略的基础上提出了“大规模报复”战略。这一战略虽然考虑了“全面核大战”的准备问题，但无法解决因苏联核力量的发展而使美国的“大规模报复”陷入僵局的问题。苏联在打破美国核垄断之前，主要是考虑如何尽快扭转不利局面，只是在全面打破美国的核垄断并开始初步建立核力量后，才开始酝酿自己的核战略。
50年代中一60年代末均势形成
上世纪50年代中期，美苏两国关系中出现了两个新的因素。一是，苏联在继1949年打破美国原子垄断后又率先掌握了实用的热核武器技术，具备了与美开展核对抗的能力，由此在两国间形成了相互威慑的态势。二是，在两国的政策中都出现了有限的“缓和”声调和色彩。
值得注意的是，这一时期美苏关系中的“缓和”因素是非常有限，双方都坚持认为，只有当自己的核威慑力量强大到能迫使对方不敢发动战争，核战争才能得以避免，和平才有希望，因此在苏联具备与美开展核对抗的能力后，核对抗在这一阶段很快升级为美苏冷战的一个主要领域和表现形式，并在这一阶段的后期形成核对抗的均势。
1957年8月26日，塔斯社宣布苏联洲际导弹全程试验成功。接着，苏联于同年10月成功发射了世界第一颗人造卫星。1958年，又领先部署了射程达8000公里的世界第一枚洲际导弹SS－6。从此，美国本土被置于苏联的核威慑之下。其后苏联于1961年和1963年分别开始部署其第二代战略导弹SS－7和SS－8。
苏联在洲际弹道导弹方面的领先地位，造成了美苏之间的“导弹差距”。美国不得不奋起直追。
1958年4月，美国试验成功其第一枚洲际导弹“宇宙神”。1960年该型导弹开始服役，随后美国又研制成功使用可贮存液体推进剂的“大力神”洲际导弹。1962年，美国首先部署了使用固体燃料的“民兵”－Ⅰ式洲际导弹于地下发射井中。
在潜射弹道导弹方面美国一直处于领先地位。1960年11月，美国第一艘能够从水下发射弹道导弹的核潜艇“华盛顿”号首次执行海上巡逻任务，它能携带16枚“北极星”A－Ⅰ潜射导弹。该潜艇的服役，标志着美国“三位一体”战略核力量的形成。
经过轮番竞争，到上世纪60年代末，苏联已拥有陆基洲际导弹1060枚，美国为1054枚，双方基本持平。美国在潜射弹道导弹领域的优势也逐渐被打破。在远程轰炸机方面，苏联生产的图－22M“逆火”式轰炸机已具有超音速飞行能力，如进行空中加油，续航能力可达7000公里，可以越洋攻击美洲大陆。苏联与美国在战略核力量上已接近基本平衡。
也就是说，从赫鲁晓夫和艾森豪威尔时代开始出现的“缓和”因素并没有能够有效抑制刚刚兴起的核对抗，相反对有利的实力地位的追求却导致了双方在经历一段短暂而缺乏实质性的“缓和”后迅速在核军备领域展开一场大规模竞赛。在这场竞赛中，美国最初是处于领先地位的。从50年代末到60年代后期，随着大规模核武器生产能力形成，美国的核弹头生产掀起一场“大跃进”。1957年美国的库存核弹头仅有5000枚，到1960年猛增到16000枚，1967年达到最高峰时，库存核弹头总量超过了32000枚。与此相对应的是，这一时期美国先后研制、部署了包括核航弹、核深水炸弹、近程地地战术核导弹、核炮弹、空射核导弹以及地地战略核导弹在内的多个系列、多种型号。
苏联核武库的快速扩张略晚于美国，从1956年到1963年，苏联主要精力放在发展洲际弹道导弹上，以解决因战略轰炸机不足而导致的洲际投送工具问题。1963年后，受古巴导弹危机事件的影响，苏联的核武库也开始进入快速扩张阶段。在这一时期，苏联以年均增长22.5％的势头快速发展，而1965年后，美国因受越战影响放慢发展速度。
1962年的古巴导弹危机使双方走到 核战争的边缘。危机虽然以苏联遭受重大挫折而告终，但这一事件对双方都产生了重大影响。在较量中遭受重挫的苏联认识到，对抗是要以实力为基础的，要想在对抗中立于不败之地，必须要拥有一支可靠的核力量，必须要有把握制胜的能力。失败很快变成了苏联重整旗鼓与美争夺优势的动力。
而在此次较量中小胜得分的美国，同样也从中体会到了扩充核武库、拥有核优势的巨大政治效应，也因此加大了核力量的扩张力度。可以说，古巴导弹危机进一步刺激了双方扩张核力量的欲望和决心。另一方面，我们也注意到，在危机发展到双方剑拔弩张，濒临核大战边缘之际，双方最终都做出了让步。双方在处理危机时几乎是心照不宣地遵守着下列原则：坚持为对抗留有余地，努力寻求谈判与妥协的途径，避免因危机升级冲突失控而无可挽回地引发战争。冷战的自我控制机制得到充分表现。
值得关注的是，随着法国、中国开始试验并拥有核武器，美苏双方终于找到了共同利益，这就是维护核垄断地位，随即双方将缺乏现实基础的全面裁军，转向具有共同利益基础的限制核试验问题。1963年7月，美、苏、英三国签署了《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》。事实上，美苏两国在此前所进行的数百次大气层和水下核试验的基础上，已经掌握了地下核试验技术，大气层和水下核试验对于两国发展核武器的意义已经不大，而对于正处于发展初期的中、法两国来说，大气核试验则是难以逾越的一个重要技术发展阶段。1969年，双方还签署了旨在进一步维护其垄断地位的《不扩散核武器条约》。
核竞赛进入白热化
因越战失败和严重的国内经济与政治问题，实力遭到严重削弱的美国在上世纪60年代末逐步失去其优势地位，尤其是在战略核力量对比上失去对苏优势。在逐步取得有利地位后，勃列日涅夫转守为攻，提出力图超过美国称霸全球的战略目标。
到1972年，苏联的洲际弹道导弹数量占有优势，两国的潜射弹道导弹数量基本相同，美国在战略轰炸机方面占有优势。但是，双方并没有因为出现平衡而放缓或停止各自核力量的发展，而是通过不断的核武器技术改进完善和装备的更新换代，千方百计突破均势、争取优势。核军备竞赛开始从规模竞争转向技术和质量上的竞争。
1970年美国开始部署可携带3枚核弹头的分导式多弹头导弹“民兵”－Ⅲ。苏联也于1975年开始对SS－17、SS－18和SS－19等型分导式多弹头导弹进行实战布置。
1981年11月，美国第一艘俄亥俄级新式战略核潜艇交付海军服役。苏联则于1982年部署了台风级巨型战略核潜艇。
美国于1980年开始研制能携带20枚空基巡航导弹的B－2隐身轰炸机；而苏联则在70年代末试制成功了续航力在7000公里以上的图－160“海盗旗”超音速战略轰炸机。
从1977年起，苏联还以每周一枚的速度在东欧大量部署s S－20机动中程导弹。为与此相对抗，美国决定从1979年开始在西欧部署108枚“潘兴”中程弹道导弹和464枚“战斧”式陆基巡航导弹。
到上世纪80年代初，两国的战略核力量规模仍基本保持平衡。據斯德哥尔摩国际和平研究所的资料统计，到1984年底美国拥有战略核弹头总数9665枚，苏联为8880枚。导弹核潜艇各为35艘和79艘，远程轰炸机各为241架和273架。但在另一方面，美苏两国在核武器技术领域的竞争却将核武器技术的发展推向顶峰，甚至达到了极限。
在这一阶段，随着核威慑理论进入两国的军事战略，美苏双方都经历了由“纯威慑”向“实战威慑”转变，进而两种威慑理论并存的过程。两国自此都对各自的威慑战略形成共识，即必须一方面具备足够的威慑能力，这一能力包括，能够摧毁单一或联合对手的全部战略核力量及重要经济、工业目标和有生力量的“第一次打击能力”，以及承受了第一次核打击之后仍然能给对方造成无法接受的损失的“第二次打击能力”；另一方面还应具备当威慑失败后在战争中运用核武器的能力，包括使用战术核武器和打击军事目标的能力等。也就是说，无论奉行哪种威慑战略，都不能在数量上处于劣势，否则会为对方产生先发制人打击的企图留有缺口，必须具备较强的生存能力，否则会失去报复威慑的基础；质量尤其是精度一定要提高，否则在实战中运用的可能性会受较大限制。
从缓和走向终止
1985年3月，戈尔巴乔夫上台后对苏联传统的战争观进行了革命性变革，其中最重要的是在“核战争观”上的突破，强调核战争的毁灭性、否定核战争是政治的基础，进而认为“核战争没有胜利者、核战争不能打”。在上述思想指导下，苏联不再强调通过扩充核实力来谋求战略均势，而是主张美苏之间在对等的基础上降低核对抗水平，保持低水平的均势。
对于苏联的调整和变革，美国予以了必要回应。1985年3月两国恢复了在日内瓦的军控谈判，到1987年2月，苏联宣布不再坚持中导谈判必须与限制战略防御武器挂钩的立场，随后双方便在“全球双零点”方案上达成共识，同年12月两国签署了《美苏关于消除两国中程和中短程导弹条约》。1989年9月，在美苏两国外长会晤期间，苏联又表示不再坚持削减战略武器与限制战略防御武器挂钩，同意将限制海基巡航导弹与削减战略武器问题分离，并单方面拆除了违反“反导条约”的雷达。美国则放弃了反对部署陆基机动洲际弹道导弹的立场。在双方都做出让步(尤其是苏联)的情况下，1991年7月，两国正式签署《美苏关于削减和限制进攻性战略武器条约》。
此时的核军备竞赛也已进入了尾声。1991年12月25日，在苏维埃社会主义共和国联盟成立69周年即将来临之际，在克里姆林宫顶上飘扬的苏联镰刀和锤子国旗徐徐下降。苏联解体后，作为前苏联主要继承者的俄罗斯陷入重重危机，当初美苏大致相当的两支核力量的对抗关系已不复存在，核对抗随着冷战的结束走向终结。
谈判桌上的核竞赛
上世纪60年代末，美苏军控谈判从“冻结”两国的战略核武器数量开始。随着逐步实现与美国在战略核力量数量上的平衡，苏联开始考虑在战略核力量领域保持合理、稳定的平衡的必要性。在已率先部署反导系统。取得导弹防御优势的情况下，在尼克松当政后不久，随即提出同意与美进行限制战略核武器谈判。1969年7月，尼克松在做出部署分导式多弹头和导弹防御系统后，决定开始同苏联进行战略核武器限制问题谈判。
从1969年11月开始，双方围绕战略核武器定义、防御性武器与进攻性武器谈判程序、数额限定、分导式多弹头限定以及反导武器系统等问题展开了激烈的讨论，经过30个月的讨价还价，双方终于拟定《美苏关于限制反弹道导弹系统条约》和《美苏关于限制进攻性战略武器的某些临时协定》，并在1972年签署了两项协议。 第一阶段谈判只达成了一个为期5年的临时协定，在完成第一阶段谈判后双方又开始了进一步的战略核武器限制协议的谈判，以接替到期后的《臨时协定》。由于美国希望新的协议能够削减苏联在《临时协定》中得到承认的陆基弹道导弹数量优势，阻止其发展多弹头，而苏联则想通过新协议继续维持陆基导弹数量优势。为通过发展多弹头谋取投掷重量和弹头数量创造条件，因此谈判从1972年11月一开始遇到了很大困难。经过两国代表在1972年11月至1979年6月间进行的多达约300次的会谈，在双方都做出妥协的情况下，两国于1979年6月签署了《美苏关于限制进攻性战略武器条约》。
与限制战略武器谈判相比，从80年代开始的中导谈判和削减战略核武器谈判则遇到了更大的分歧和困难。中导条约谈判从1981年11月开始到1983年11月共进行6轮会谈，双方互相一个接一个地抛出方案和建议，打了一场“方案战”。1983年11月。美国开始在欧洲部署“潘兴”－Ⅱ中程弹道导弹，苏联随即退出中导谈判。1982年6月开始的削减战略武器谈判与中导谈判十分相似，在各种相互对立的方案背后实际上是关于苏联陆基战略导弹数量优势之争、美国潜射导弹和战略轰炸机数量优势之争，以及在第一阶段限制战略武器谈判时就已经遇到过但最后被绕过去的美国部署在欧洲地区的前沿武器系统之争。第一阶段削减战略武器谈判也与中导谈判一样于1983年12月中断。
第一阶段限制战略武器谈判在反导问题上只是为了防止建立全国性的防御系统限定了最多只能部署2个导弹防御系统，但到了1983年3月23日，里根发表电视演讲，提出战略防御计划(即“星球大战”计划)，这是一项庞大的由陆地和空间为基地的多层系统构成，广泛采用先进的跟踪，监视和定向能和动能拦截技术的战略防御系统发展计划。该计划的目标是从陆地到太空建立一个拦截并摧毁99％以上袭击美国的战略导弹的防护网，从而使苏联的核武器“成为没有威力的、过时的东西”。它标志着美苏的核军备竞赛的重点已开始转向太空武器。
从表面上看，美国是要能够有效防御导弹袭击，使美国走出核军备竞赛困境，但实际上，美国的真正用意是要通过将美苏的军备竞赛引向新的领域。70年代以来美国的任伺一项技术突破都会迅速地被苏联赶上和超过，这种僵局仅依靠核武器技术的发展已实在难以打破，因此美国希望凭借其在高技术领域的优势，将军备竞赛引向新的领域和更高的层次，以此达成对苏联的战略优势。
1947年7月24日，当时参加波茨坦会议的美国总统杜鲁门在当晚会议结束之后，走到斯大林面前装着漫不经心地提到：“我们有一种破坏力异常强大的新式武器”。斯大林当时“没有表现出特别兴趣”，但返回住所后对莫洛托夫说：“应该告诉库尔恰托夫(负责苏联原子弹发展计划的物理学家)，加快我们的工作进度”。
两年后的1949年8月29日，蘇联第一颗原子弹试爆，美国的核垄断宣告破产。
在长达40多年的冷战期间，美苏两国围绕争夺核优势展开激烈的较量和竞争，同时为了避免在争夺核优势的过程中迎头相撞，使这种较量和竞争在不危及各自安全的情况下“稳定”地进行下去，并维护双方相对于其他国家的核优势和垄断地位，美苏两国在开展核军备竞赛的同时也进行了一系列的军控谈判。以争夺核优势为主要目的的竞赛，与以保证竞争的“稳定”和双方优势地位的为目的的核军备控制的互动和交织，构成了冷战时期美苏两国的核对抗历史。
从打破核垄断到核对抗兴起
1945年7月16日，美国的第一枚原子弹爆炸成功，成为第一个掌握了核武器的国家，取得了垄断地位。掌握了核武器后的美国以核讹诈为手段，推行其“遏止战略”。但随着美国核垄断地位的被打破和苏联核力量的发展，1955年，美国国家安全委员会在一份报告中承认，双方相互威慑的局面已经出现，这标志着以垄断和反垄断为主要特征的阶段已经结束，双方已经为真正意义上的核对抗做好了技术上的准备。总的来讲，这一阶段是美苏两国核对抗的初始形成阶段。
1952年11月1日，美国进行了首次氢弹爆炸试验，其爆炸当量相当于300万吨梯恩梯，是投在广岛的原子弹当量的150倍。
苏联不甘示弱，于1953年8月12日宣布，成功地试爆了100万吨当量的氢弹。其后美苏又先后于1954年和1955年分别制造出可供飞机携载用于实战的氢弹。
这一时期虽然美苏已经在氢弹研制中形成对抗局面，不过此时双方核力量规模都比较小，尚不具备实战意义上的对抗能力。在1955年以前，由于核武器技术发展处于初始阶段，加上当时裂变材料生产能力有限，美国的核武器数量增长比较缓慢，数量较少，品种也仅限于核航弹和战术核武器。与美国一样，这一时期苏联的基本目标首先是打破美国对原子弹氢弹的垄断地位，在此基础上开始少量制造和装备核武器，核力量发展属于初创时期。
同时，由于受对核武器特点、作用和意义理解的局限，美苏也没有形成对进行核对抗具有指导意义的战略思想。美国在1953年以前推行的是“核讹诈”战略。在当时的美国人眼里核武器只是一种更具破坏力的武器而已，其作用仅仅是将替代二次大战所普遍使用的常规武器。1953年以后，美国在“核讹诈”战略的基础上提出了“大规模报复”战略。这一战略虽然考虑了“全面核大战”的准备问题，但无法解决因苏联核力量的发展而使美国的“大规模报复”陷入僵局的问题。苏联在打破美国核垄断之前，主要是考虑如何尽快扭转不利局面，只是在全面打破美国的核垄断并开始初步建立核力量后，才开始酝酿自己的核战略。
50年代中一60年代末均势形成
上世纪50年代中期，美苏两国关系中出现了两个新的因素。一是，苏联在继1949年打破美国原子垄断后又率先掌握了实用的热核武器技术，具备了与美开展核对抗的能力，由此在两国间形成了相互威慑的态势。二是，在两国的政策中都出现了有限的“缓和”声调和色彩。
值得注意的是，这一时期美苏关系中的“缓和”因素是非常有限，双方都坚持认为，只有当自己的核威慑力量强大到能迫使对方不敢发动战争，核战争才能得以避免，和平才有希望，因此在苏联具备与美开展核对抗的能力后，核对抗在这一阶段很快升级为美苏冷战的一个主要领域和表现形式，并在这一阶段的后期形成核对抗的均势。
1957年8月26日，塔斯社宣布苏联洲际导弹全程试验成功。接着，苏联于同年10月成功发射了世界第一颗人造卫星。1958年，又领先部署了射程达8000公里的世界第一枚洲际导弹SS－6。从此，美国本土被置于苏联的核威慑之下。其后苏联于1961年和1963年分别开始部署其第二代战略导弹SS－7和SS－8。
苏联在洲际弹道导弹方面的领先地位，造成了美苏之间的“导弹差距”。美国不得不奋起直追。
1958年4月，美国试验成功其第一枚洲际导弹“宇宙神”。1960年该型导弹开始服役，随后美国又研制成功使用可贮存液体推进剂的“大力神”洲际导弹。1962年，美国首先部署了使用固体燃料的“民兵”－Ⅰ式洲际导弹于地下发射井中。
在潜射弹道导弹方面美国一直处于领先地位。1960年11月，美国第一艘能够从水下发射弹道导弹的核潜艇“华盛顿”号首次执行海上巡逻任务，它能携带16枚“北极星”A－Ⅰ潜射导弹。该潜艇的服役，标志着美国“三位一体”战略核力量的形成。
经过轮番竞争，到上世纪60年代末，苏联已拥有陆基洲际导弹1060枚，美国为1054枚，双方基本持平。美国在潜射弹道导弹领域的优势也逐渐被打破。在远程轰炸机方面，苏联生产的图－22M“逆火”式轰炸机已具有超音速飞行能力，如进行空中加油，续航能力可达7000公里，可以越洋攻击美洲大陆。苏联与美国在战略核力量上已接近基本平衡。
也就是说，从赫鲁晓夫和艾森豪威尔时代开始出现的“缓和”因素并没有能够有效抑制刚刚兴起的核对抗，相反对有利的实力地位的追求却导致了双方在经历一段短暂而缺乏实质性的“缓和”后迅速在核军备领域展开一场大规模竞赛。在这场竞赛中，美国最初是处于领先地位的。从50年代末到60年代后期，随着大规模核武器生产能力形成，美国的核弹头生产掀起一场“大跃进”。1957年美国的库存核弹头仅有5000枚，到1960年猛增到16000枚，1967年达到最高峰时，库存核弹头总量超过了32000枚。与此相对应的是，这一时期美国先后研制、部署了包括核航弹、核深水炸弹、近程地地战术核导弹、核炮弹、空射核导弹以及地地战略核导弹在内的多个系列、多种型号。
苏联核武库的快速扩张略晚于美国，从1956年到1963年，苏联主要精力放在发展洲际弹道导弹上，以解决因战略轰炸机不足而导致的洲际投送工具问题。1963年后，受古巴导弹危机事件的影响，苏联的核武库也开始进入快速扩张阶段。在这一时期，苏联以年均增长22.5％的势头快速发展，而1965年后，美国因受越战影响放慢发展速度。
1962年的古巴导弹危机使双方走到 核战争的边缘。危机虽然以苏联遭受重大挫折而告终，但这一事件对双方都产生了重大影响。在较量中遭受重挫的苏联认识到，对抗是要以实力为基础的，要想在对抗中立于不败之地，必须要拥有一支可靠的核力量，必须要有把握制胜的能力。失败很快变成了苏联重整旗鼓与美争夺优势的动力。
而在此次较量中小胜得分的美国，同样也从中体会到了扩充核武库、拥有核优势的巨大政治效应，也因此加大了核力量的扩张力度。可以说，古巴导弹危机进一步刺激了双方扩张核力量的欲望和决心。另一方面，我们也注意到，在危机发展到双方剑拔弩张，濒临核大战边缘之际，双方最终都做出了让步。双方在处理危机时几乎是心照不宣地遵守着下列原则：坚持为对抗留有余地，努力寻求谈判与妥协的途径，避免因危机升级冲突失控而无可挽回地引发战争。冷战的自我控制机制得到充分表现。
值得关注的是，随着法国、中国开始试验并拥有核武器，美苏双方终于找到了共同利益，这就是维护核垄断地位，随即双方将缺乏现实基础的全面裁军，转向具有共同利益基础的限制核试验问题。1963年7月，美、苏、英三国签署了《禁止在大气层、外层空间和水下进行核武器试验条约》。事实上，美苏两国在此前所进行的数百次大气层和水下核试验的基础上，已经掌握了地下核试验技术，大气层和水下核试验对于两国发展核武器的意义已经不大，而对于正处于发展初期的中、法两国来说，大气核试验则是难以逾越的一个重要技术发展阶段。1969年，双方还签署了旨在进一步维护其垄断地位的《不扩散核武器条约》。
核竞赛进入白热化
因越战失败和严重的国内经济与政治问题，实力遭到严重削弱的美国在上世纪60年代末逐步失去其优势地位，尤其是在战略核力量对比上失去对苏优势。在逐步取得有利地位后，勃列日涅夫转守为攻，提出力图超过美国称霸全球的战略目标。
到1972年，苏联的洲际弹道导弹数量占有优势，两国的潜射弹道导弹数量基本相同，美国在战略轰炸机方面占有优势。但是，双方并没有因为出现平衡而放缓或停止各自核力量的发展，而是通过不断的核武器技术改进完善和装备的更新换代，千方百计突破均势、争取优势。核军备竞赛开始从规模竞争转向技术和质量上的竞争。
1970年美国开始部署可携带3枚核弹头的分导式多弹头导弹“民兵”－Ⅲ。苏联也于1975年开始对SS－17、SS－18和SS－19等型分导式多弹头导弹进行实战布置。
1981年11月，美国第一艘俄亥俄级新式战略核潜艇交付海军服役。苏联则于1982年部署了台风级巨型战略核潜艇。
美国于1980年开始研制能携带20枚空基巡航导弹的B－2隐身轰炸机；而苏联则在70年代末试制成功了续航力在7000公里以上的图－160“海盗旗”超音速战略轰炸机。
从1977年起，苏联还以每周一枚的速度在东欧大量部署s S－20机动中程导弹。为与此相对抗，美国决定从1979年开始在西欧部署108枚“潘兴”中程弹道导弹和464枚“战斧”式陆基巡航导弹。
到上世纪80年代初，两国的战略核力量规模仍基本保持平衡。據斯德哥尔摩国际和平研究所的资料统计，到1984年底美国拥有战略核弹头总数9665枚，苏联为8880枚。导弹核潜艇各为35艘和79艘，远程轰炸机各为241架和273架。但在另一方面，美苏两国在核武器技术领域的竞争却将核武器技术的发展推向顶峰，甚至达到了极限。
在这一阶段，随着核威慑理论进入两国的军事战略，美苏双方都经历了由“纯威慑”向“实战威慑”转变，进而两种威慑理论并存的过程。两国自此都对各自的威慑战略形成共识，即必须一方面具备足够的威慑能力，这一能力包括，能够摧毁单一或联合对手的全部战略核力量及重要经济、工业目标和有生力量的“第一次打击能力”，以及承受了第一次核打击之后仍然能给对方造成无法接受的损失的“第二次打击能力”；另一方面还应具备当威慑失败后在战争中运用核武器的能力，包括使用战术核武器和打击军事目标的能力等。也就是说，无论奉行哪种威慑战略，都不能在数量上处于劣势，否则会为对方产生先发制人打击的企图留有缺口，必须具备较强的生存能力，否则会失去报复威慑的基础；质量尤其是精度一定要提高，否则在实战中运用的可能性会受较大限制。
从缓和走向终止
1985年3月，戈尔巴乔夫上台后对苏联传统的战争观进行了革命性变革，其中最重要的是在“核战争观”上的突破，强调核战争的毁灭性、否定核战争是政治的基础，进而认为“核战争没有胜利者、核战争不能打”。在上述思想指导下，苏联不再强调通过扩充核实力来谋求战略均势，而是主张美苏之间在对等的基础上降低核对抗水平，保持低水平的均势。
对于苏联的调整和变革，美国予以了必要回应。1985年3月两国恢复了在日内瓦的军控谈判，到1987年2月，苏联宣布不再坚持中导谈判必须与限制战略防御武器挂钩的立场，随后双方便在“全球双零点”方案上达成共识，同年12月两国签署了《美苏关于消除两国中程和中短程导弹条约》。1989年9月，在美苏两国外长会晤期间，苏联又表示不再坚持削减战略武器与限制战略防御武器挂钩，同意将限制海基巡航导弹与削减战略武器问题分离，并单方面拆除了违反“反导条约”的雷达。美国则放弃了反对部署陆基机动洲际弹道导弹的立场。在双方都做出让步(尤其是苏联)的情况下，1991年7月，两国正式签署《美苏关于削减和限制进攻性战略武器条约》。
此时的核军备竞赛也已进入了尾声。1991年12月25日，在苏维埃社会主义共和国联盟成立69周年即将来临之际，在克里姆林宫顶上飘扬的苏联镰刀和锤子国旗徐徐下降。苏联解体后，作为前苏联主要继承者的俄罗斯陷入重重危机，当初美苏大致相当的两支核力量的对抗关系已不复存在，核对抗随着冷战的结束走向终结。
谈判桌上的核竞赛
上世纪60年代末，美苏军控谈判从“冻结”两国的战略核武器数量开始。随着逐步实现与美国在战略核力量数量上的平衡，苏联开始考虑在战略核力量领域保持合理、稳定的平衡的必要性。在已率先部署反导系统。取得导弹防御优势的情况下，在尼克松当政后不久，随即提出同意与美进行限制战略核武器谈判。1969年7月，尼克松在做出部署分导式多弹头和导弹防御系统后，决定开始同苏联进行战略核武器限制问题谈判。
从1969年11月开始，双方围绕战略核武器定义、防御性武器与进攻性武器谈判程序、数额限定、分导式多弹头限定以及反导武器系统等问题展开了激烈的讨论，经过30个月的讨价还价，双方终于拟定《美苏关于限制反弹道导弹系统条约》和《美苏关于限制进攻性战略武器的某些临时协定》，并在1972年签署了两项协议。 第一阶段谈判只达成了一个为期5年的临时协定，在完成第一阶段谈判后双方又开始了进一步的战略核武器限制协议的谈判，以接替到期后的《臨时协定》。由于美国希望新的协议能够削减苏联在《临时协定》中得到承认的陆基弹道导弹数量优势，阻止其发展多弹头，而苏联则想通过新协议继续维持陆基导弹数量优势。为通过发展多弹头谋取投掷重量和弹头数量创造条件，因此谈判从1972年11月一开始遇到了很大困难。经过两国代表在1972年11月至1979年6月间进行的多达约300次的会谈，在双方都做出妥协的情况下，两国于1979年6月签署了《美苏关于限制进攻性战略武器条约》。
与限制战略武器谈判相比，从80年代开始的中导谈判和削减战略核武器谈判则遇到了更大的分歧和困难。中导条约谈判从1981年11月开始到1983年11月共进行6轮会谈，双方互相一个接一个地抛出方案和建议，打了一场“方案战”。1983年11月。美国开始在欧洲部署“潘兴”－Ⅱ中程弹道导弹，苏联随即退出中导谈判。1982年6月开始的削减战略武器谈判与中导谈判十分相似，在各种相互对立的方案背后实际上是关于苏联陆基战略导弹数量优势之争、美国潜射导弹和战略轰炸机数量优势之争，以及在第一阶段限制战略武器谈判时就已经遇到过但最后被绕过去的美国部署在欧洲地区的前沿武器系统之争。第一阶段削减战略武器谈判也与中导谈判一样于1983年12月中断。
第一阶段限制战略武器谈判在反导问题上只是为了防止建立全国性的防御系统限定了最多只能部署2个导弹防御系统，但到了1983年3月23日，里根发表电视演讲，提出战略防御计划(即“星球大战”计划)，这是一项庞大的由陆地和空间为基地的多层系统构成，广泛采用先进的跟踪，监视和定向能和动能拦截技术的战略防御系统发展计划。该计划的目标是从陆地到太空建立一个拦截并摧毁99％以上袭击美国的战略导弹的防护网，从而使苏联的核武器“成为没有威力的、过时的东西”。它标志着美苏的核军备竞赛的重点已开始转向太空武器。
从表面上看，美国是要能够有效防御导弹袭击，使美国走出核军备竞赛困境，但实际上，美国的真正用意是要通过将美苏的军备竞赛引向新的领域。70年代以来美国的任伺一项技术突破都会迅速地被苏联赶上和超过，这种僵局仅依靠核武器技术的发展已实在难以打破，因此美国希望凭借其在高技术领域的优势，将军备竞赛引向新的领域和更高的层次，以此达成对苏联的战略优势。