L'opération Castle était une série américaine d'essais nucléaires à haut rendement (haute énergie) par la Force opérationnelle interarmées 7 (JTF-7) sur l'atoll de Bikini à partir de mars 1954. Elle a suivi l'opération UpshotKnothole et précédé l'opération Teapot.

Conduite en joint-venture entre la Commission de l'énergie atomique (AEC) et le ministère de la Défense (DoD), l'objectif ultime de l'opération était de tester les conceptions d'une arme thermonucléaire livrable par avion. Tous les appareils testés, dont le poids variait de 6 520 à 39 600 livres (2 960 à 17 960 kg), ont été conçus pour être largués d'un avion. Cependant, les enveloppes balistiques, les ailettes et les systèmes de fusion devraient être attachés. L'opération Castle a été considérée par les responsables gouvernementaux comme un succès car elle a prouvé la faisabilité de conceptions de carburant «sec» déployables pour les armes thermonucléaires. Il y avait des difficultés techniques avec certains des tests: un appareil avait un rendement bien inférieur aux prévisions (un "fizzle"), tandis que deux autres bombes ont explosé avec plus du double de leurs rendements prévus. Un test en particulier, Castle Bravo, a entraîné une importante contamination radiologique. Les retombées ont affecté les îles voisines, y compris les habitants et les soldats américains qui y étaient stationnés, ainsi qu'un bateau de pêche japonais à proximité (le Daigo Fukury Maru), entraînant un décès direct, puis des problèmes de santé persistants pour de nombreuses personnes exposées. La réaction du public aux essais et la prise de conscience des effets à longue portée des retombées nucléaires ont été attribuées comme faisant partie de la motivation du Traité d'interdiction partielle des essais de 1963.

Les essais d'armes nucléaires sont des expériences menées pour déterminer l'efficacité, le rendement et la capacité explosive des armes nucléaires. Les essais d'armes nucléaires offrent des informations pratiques sur la façon dont les armes fonctionnent, comment les détonations sont affectées par différentes conditions et comment le personnel, les structures et l'équipement sont affectés lorsqu'ils sont soumis à des explosions nucléaires. Cependant, les essais nucléaires ont souvent été utilisés comme indicateur de la force scientifique et militaire. De nombreux tests ont été ouvertement politiques dans leur intention ; la plupart des États dotés d'armes nucléaires ont déclaré publiquement leur statut nucléaire par le biais d'un essai nucléaire.

Le premier engin nucléaire a explosé à titre d'essai par les États-Unis sur le site de Trinity au Nouveau-Mexique le 16 juillet 1945, avec un rendement approximativement équivalent à 20 kilotonnes de TNT. Le premier test de technologie d'arme thermonucléaire d'un dispositif technique, nommé "Ivy Mike", a été testé sur l'atoll d'Enewetak dans les îles Marshall le 1er novembre 1952 (date locale), également par les États-Unis. La plus grande arme nucléaire jamais testée était le "Tsar Bomba" de l'Union soviétique à Novaya Zemlya le 30 octobre 1961, avec le plus grand rendement jamais vu, environ 50 à 58 mégatonnes.

En 1963, trois (Royaume-Uni, États-Unis, Union soviétique) des quatre États nucléaires de l'époque et de nombreux États non nucléaires ont signé le Traité d'interdiction limitée des essais, s'engageant à s'abstenir de tester des armes nucléaires dans l'atmosphère, sous l'eau ou dans l'espace. Le traité autorisait les essais nucléaires souterrains. La France a poursuivi les essais atmosphériques jusqu'en 1974 et la Chine jusqu'en 1980. Ni l'un ni l'autre n'a signé le traité. et la France jusqu'en 1996. En signant le Traité d'interdiction complète des essais nucléaires en 1996, ces pays se sont engagés à cesser tous les essais nucléaires ; le traité n'est pas encore entré en vigueur faute d'avoir été ratifié par huit pays. L'Inde et le Pakistan, non signataires, ont testé pour la dernière fois des armes nucléaires en 1998. La Corée du Nord a effectué des essais nucléaires en 2006, 2009, 2013, 2016 et 2017. Le dernier essai nucléaire confirmé a eu lieu en septembre 2017 en Corée du Nord.