В группу разработчиков входили А. Д. Сахаров, В. Б. Адамский, Ю. Н. Бабаев, Ю. А. Трутнев, Ю. Н. Смирнов и другие.

Распространён миф, что «Царь-бомба» была сконструирована по заданию Н. С. Хрущёва
и в рекордно короткие сроки — якобы вся разработка и изготовление
заняли 112 дней. На самом же деле работы над РН202/АН602 велись более
семи лет — с осени 1954 г. по осень 1961 г. (с двухлетним перерывом в 1959—1960 гг.). При этом в 1954—1958 гг. работу над 100-мегатонной бомбой вел НИИ-1011.

Стоит заметить, что приведенная выше информация о сроке начала работ
находится в частичном противоречии с официальной историей института
(ныне это Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт технической физики/РФЯЦ-ВНИИТФ). Согласно ей, приказ о создании соответствующего НИИ в системе Министерства среднего машиностроения СССР был подписан только 5 апреля 1955 г., а к работе в НИИ-1011 приступили еще несколькими месяцами позже^[5]. Но в любом случае — только финальный этап разработки АН602 (уже в КБ-11 — ныне это Российский федеральный ядерный центр — Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики/РФЯЦ-ВНИИЭФ) летом-осенью 1961
г. (а отнюдь не весь проект в целом!) действительно занял 112 дней. Тем
не менее — АН602 не являлась просто переименованной РН202. В
конструкцию бомбы был внесен ряд конструктивных изменений — в
результате чего, например, заметно изменилась ее центровка.
АН602 имела трёхступенчатую конструкцию: ядерный заряд первой ступени
(расчетный вклад в мощность взрыва — 1,5 мегатонн) запускал
термоядерную реакцию во второй ступени (вклад в мощность взрыва — 50
мегатонн), а она, в свою очередь, инициировала ядерную «реакцию Джекилла-Хайда» в третьей ступени (еще 50 мегатонн мощности).

Первоначальный вариант бомбы был отвергнут по причине чрезвычайно
высокого уровня радиоактивного загрязнения, которое она должна была
вызвать — было решено не использовать третью ступень процесса взрыва («реакцию Джекилла-Хайда») и заменить урановые компоненты на их свинцовый эквивалент.

Первые проработки по «теме 242» начались сразу после переговоров И. В. Курчатова с А. Н. Туполевым (состоялись осенью 1954 г.), который назначил руководителем темы своего заместителя по системам вооружения А. В. Надашкевича.
Проведенный прочностной анализ показал, что подвеска столь большой
сосредоточенной нагрузки потребует серьезных изменений в силовой схеме
исходного самолета, в конструкции бомбоотсека и в устройствах подвески
и сброса. В первой половине 1955 года
был согласован габаритный и весовой чертеж АН602, а также компоновочный
чертёж его размещения. Как и предполагалось, масса бомбы составляла
15 % взлетной массы носителя, но её габаритные размеры потребовали
снятия фюзеляжных топливных баков. Разработанный для подвески АН602
новый балочный держатель БД7-95-242 (БД-242) был близким по конструкции
к БД-206, но значительно грузоподъемнее. Он имел три бомбардировочных
замка Дер5-6 грузоподъёмностью 9 тонн каждый. БД-242 крепился
непосредственно к силовым продольным бимсам, окантовывавшим бомбоотсек.
Успешно решили и проблему управления сбросом бомбы — электроавтоматика
обеспечила исключительно синхронное открытие всех трех замков
(необходимость чего диктовалась условиями безопасности).

Носитель «супербомбы» был создан, но его реальные испытания отложили по политическим соображениям: Хрущёв собирался в США, и в холодной войне наступила пауза. Ту-95В перегнали на аэродром в Узин, где он использовался как учебный самолет и уже не числился как боевая машина. Однако в 1961
г., с началом нового витка холодной войны, испытания «супербомбы» вновь
стали актуальными. На Ту-95В срочно заменили все разъёмы в системе
электроавтоматики сброса и сняли створки бомбоотсека — реальная бомба
по массе (26,5 т, в том числе вес парашютной системы — 0,8 т)
и габаритам оказалась несколько больше макета (в частности, теперь её
вертикальный габарит превышал размеры бомбоотсека в высоту).

Подготовленный Ту-95В перегнали на аэродром Оленья.
Вскоре он со специальным светоотражающим покрытием белого цвета и
реальной бомбой на борту, пилотируемый экипажем во главе с майором А. Е. Дурновцевым, взял курс на Новую Землю.

Испытание самого мощного в мире взрывного устройства состоялось 30 октября 1961 года, в дни работы XXII съезда КПСС.
Но первоначально уже вылетевший на задание и снаряжённый самолёт
пришлось вернуть на базу из-за отказа прибора радиолокационного
наведения. Встала дилемма — сбросить бомбу и потерять плоды огромных
усилий, либо сажать самолёт с уже взведённой бомбой, с риском её
подрыва. Академик Сахаров
и его коллега лично поставили подписи под документом, удостоверяющим,
что посадка безопасна. И лишь после посадки и устранения неисправности
состоялся второй вылет, который и завершился успехом.

Подрыв бомбы произошёл в пределах ядерного полигона «Сухой Нос» (73.85, 54.5 73.85° с. ш. 54.5° в. д. ) на высоте 4200 м над уровнем моря (4000 м над целью)
(однако есть и другие данные о высоте взрыва — в частности, назывались
цифры 3700 м над целью (3900 м над уровнем моря) и 4500 м).
Мощность взрыва заметно превысила расчётную (51,5 мегатонн) и составила
от 57 до 58,6 мегатонн в тротиловом эквиваленте. Есть также сведения,
что по первоначальным данным мощность взрыва АН602 была существенно
завышена и оценивалась величинами до 75 мегатонн.

Результаты взрыва заряда, получившего на Западе имя «Царь-бомба», впечатляли:

• Ядерный гриб взрыва поднялся на высоту 67 километров; диаметр его двухъярусной «шляпки» достиг (у верхнего яруса) 95 километров.
• Огненный шар разрыва радиусом примерно 4,6 километра (впрочем,
  оценка радиуса огненного шара зависит от принятой высоты подрыва бомбы)
  достиг поверхности земли — что нехарактерно для воздушных ядерных
  взрывов.
• Излучение вызывало ожоги третьей степени на расстоянии до 100 километров.
• Ударная волна, возникшая в результате взрыва, три раза обогнула земной шар..
• Ионизация атмосферы стала причиной помех радиосвязи даже в сотнях километров от полигона в течение около 40 мин.
• Свидетели почувствовали удар и смогли описать взрыв на расстоянии тысячи километров от его центра.
• Звуковая волна, порождённая взрывом, докатилась до острова Диксон
  на расстоянии около 800 километров. Однако о каких-либо разрушениях или
  повреждениях сооружений даже в расположенных гораздо ближе (280 км) к
  полигону посёлке городского типа Амдерма и посёлке Белушья Губа источники не сообщают.

Основной целью, которая ставилась и была достигнута этим испытанием, была демонстрация владения Советским Союзом неограниченным по мощности оружием массового поражения — тротиловый эквивалент наиболее мощной термоядерной бомбы из числа испытанных к тому моменту в США, был почти вчетверо меньше, чем у АН602.

Крайне важным научным результатом стала экспериментальная проверка
принципов расчёта и конструирования термоядерных зарядов
многоступенчатого типа. Было экспериментально доказано, что
максимальная мощность термоядерного заряда, в принципе, не ограничена
ничем. Так, в испытанном экземпляре бомбы для поднятия мощности взрыва
еще на 50 мегатонн достаточно было выполнить третью ступень бомбы
(являлась оболочкой второй ступени) не из свинца, а из урана-238, как и
предполагалось штатно.
Замена материала оболочки и понижение мощности взрыва, были обусловлены
только желанием сократить до приемлемого уровня количество радиоактивных осадков,
а не стремлением уменьшить вес бомбы, как иногда полагают. Впрочем, вес
АН602 от этого действительно уменьшился, но незначительно — урановая
оболочка должна была весить примерно 2800 кг,
свинцовая же оболочка того же объема — исходя из меньшей плотности
свинца — около 1700 кг. Достигнутое при этом облегчение чуть более
одной тонны слабо заметно при общей массе АН602 не менее 24 тонн (даже
если брать самую скромную оценку) и не влияло на положение дел с ее
транспортировкой.

Нельзя и утверждать, что «взрыв стал одним из самых чистых в истории
атмосферных ядерных испытаний» — первой ступенью бомбы был урановый
заряд мощностью 1,5 мегатонны,
что само по себе обеспечило большое количество радиоактивных осадков.
Кроме того, огненный шар взрыва коснулся земли, а это привело к подъему
в атмосферу дополнительно большого количества частиц облученного
взрывом грунта. Тем не менее, можно считать, что для ядерного взрывного
устройства такой мощности АН602 действительно была довольно чистой.

Результаты испытаний АН602 стали предметом и ряда других слухов и
мистификаций. Так, порой утверждалось, что мощность взрыва бомбы
достигла 120 мегатонн. Вероятно, это было связано с «наложением»
информации о превышении реальной мощности взрыва над расчетной примерно
на 20 % (на самом деле — на 14-17 %) на первоначальную проектную
мощность бомбы (100 мегатонн — точнее 101,5 мегатонны). Масла в огонь
подобных слухов подлила и газета «Правда»,
на страницах которой было официально заявлено, что «Она (АН602) —
вчерашний день атомного оружия. Сейчас созданы еще более мощные заряды». На самом деле более мощные термоядерные боеприпасы — например, боевая часть для МБР УР-500 (индекс ГРАУ 8К82; известная ракета-носитель «Протон» является ее модификацией) мощностью 150 мегатонн хотя и действительно разрабатывались, но так и остались на чертежных досках.

В разное время также циркулировали слухи о том, что мощность бомбы
была уменьшена в 2 раза по сравнению с планируемой, так как учёные
опасались возникновения самоподдерживающейся термоядерной реакции в атмосфере.
Интересно, что похожие опасения (только по поводу возможности
возникновения в атмосфере самоподдерживающейся реакции ядерного
деления) уже высказывались ранее — при подготовке к испытаниям первой атомной бомбы в рамках Манхэттенского проекта.
Тогда эти опасения дошли до того, что одного из переволновавшихся
учёных не только отстранили от испытаний, но и отправили на попечение
врачей.

Высказывались также опасения (порожденные главным образом фантастикой тех лет — эта тема часто фигурировала в книгах Александра Казанцева, так в его книге утверждалось, что таким образом погибла гипотетическая планета Фаэтон, от которой остался пояс астероидов), что взрыв может инициировать термоядерную реакцию в морской воде, содержащей некоторое количество дейтерия, и таким образом вызвать взрыв океанов, который расколет планету на куски.