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在導彈生產技術方面同樣如此，中國專家甚至在6年之內都未能根據蘇聯轉讓的KH-31工程技術製造出試驗樣品。1957年蘇聯簽署另外一項協議，向中國轉讓導彈技術，並在蘇聯院校全週期培養中國專家。在此協議框架內，成立了北京物理和原子能研究所開始進行核研究，在蘭州成立鈾濃縮氣體擴散廠。對中國來說，轉捩點是蘇聯提供的熱功率7兆瓦的重水反應堆和迴旋加速器在北京601廠正式啟用。1958年，蘇聯政府在高度絕密的情況下幫助中國在新疆羅布泊地區建成了核試驗場，中國戰略力量所有試驗至今仍在這裡進行。
在蘇聯R-2短程導彈開始戰鬥執勤之後，中國得到了R-11中程戰術彈道導彈，該型導彈當時在蘇聯已經配備了核彈頭。蘇聯中型機械工業部隨後派專家幫助中國批量生產R-2導彈的中國版，代表“東風-1”或1059型。作為中國軍隊新兵種的第一個兵團，1957年成立的訓練大隊配備蘇聯R-2導彈。1960 年成立的地對地導彈營成為中國第一支戰略導彈部隊。到1961年，中國人民解放軍已經擁有20個導彈團，裝備“東風-1”和R-11(中國代號1060 型)導彈。此外，中國還得到了噴氣式轟炸機生產技術，主要是伊爾-28(轟-5)前線轟炸機和圖-16(轟-6)遠程轟炸機，它們在蘇聯被用作核彈運載工具。之前蘇聯向中國供應了大量伊爾-28前線轟炸機，以及25架圖-4重型活塞式轟炸機。
赫魯曉夫上臺後，蘇聯開始和中國爭吵，不再向自己的東南鄰國提供如此大規模的援助和庇護，結果立即影響到了中國整個核計劃的進程，導致中國直到1967年和1968年才成功生產出伊爾-28和圖-16戰略轟炸機的本土版，而且一半飛機無法起飛。而在當時，蘇聯已經開始批量生產能夠主動施放假目標的機動式導彈系統，射程可達15000公里。1966年10月27日，中國成功試射了第一種戰略彈道導彈“東風-2”，它使用1.2萬噸級鈾彈頭，射程894公里，是在蘇聯1956年提供的R-5M導彈基礎上研製而成的。中國政府為此欣喜不已，畢竟它是中國國防工業首次成功製造出真正符合要求的核導武器。
1967年6月17日，一架轟-6遠程轟炸機成功投擲了中國第一枚氫彈。這枚以鈾-235、鈾-238、鋰-6和氘為基礎的雙相氫彈在2960米的高空爆炸，威力高達3.3兆噸。1968年12月27日，中國“轟-5”前線轟炸機成功投擲了一枚3兆噸級的氫彈，為了形成熱核合成效應，首次使用钚原料。之後中國空軍作戰部隊開始裝備“轟-5A”和“轟-6A”轟炸機，隨後又推出了更先進的“強-5”強擊機，後者以中國根據蘇聯轉讓的米格-19技術批量生產的殲-6殲擊機為基礎。
俄羅斯科學院遠東所研究員瓦西裏-卡申在評價中國核力量現狀時指出，從那時起，中國核導力量在質量上基本沒有發生變化。到現在為止，中國戰略核力量仍由相當原始的笨重的液體燃料洲際彈道導彈組成。中國雖然開始生產機動式固體燃料彈道導彈“東風-31”和“東風31-A”，但是射程有限，而且只能攜帶一枚彈頭，從而降低了它們的價值，以及突破美國導彈防禦系統的能力。中國最大最重的導彈“東風-5”雖然能夠打到美國大部分地區，但是它的塊頭過於龐大，非常容易遭受攔截，況且作為一種液體燃料彈道導彈，其發射準備時間至少需要2個小時。中國還有另外一種不具備完全洲際能力的“東風-4”導彈，雖然在升級之後射程可以超過5500公里，卻仍舊打不到美國本土，顯得更加落後，而且它甚至不能部署在發射井裏，只能從發射臺上發射。目前中國僅剩下10枚“東風-4”導彈。
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