Курчатов, попав в новую для него среду руководителей промышленности, не переставал быть физиком-экспериментатором. Все направления исследований развиваются в разных институтах страны, но важнейшие, узловые вопросы Курчатов решает сам. Сам строит уран-графитовый котел: у себя в Лаборатории N 2 вместе с братом Борисом получает первые весовые порции плутония, здесь же разрабатывает методы диффузионного и электромагнитного разделения изотопов урана.
Первое испытание атомного взрывного устройства было намечено на рассвет 29 августа 1949 года. Физики, создатели бомбы, увидев ослепительный свет, ярче, чем в самый яркий солнечный день, и грибообразное облако, уходящее в стратосферу, с облегчением вздохнули. Свои обязательства они выполнили. Почти через четыре года – под утро 12 августа 1953 года еще до восхода солнца над полигоном раздался сокрушительный термоядерный взрыв. Прошло успешное испытание теперь уже первой в мире водородной бомбы.
Оказалась разбита не только атомная монополия США, был развеян миф о превосходстве американской науки.
Умом советских ученых, руками советских рабочих создана первая в мире водородная бомба.
Оружие сделано, но, по убеждению Игоря Васильевича, атомная энергия должна служить человеку. Еще в 1949 году Курчатов начал работать над проектом атомной электростанции. Атомная электростанция – вестник мирного использования атомной энергии. Проект и строительство ее были переданы в институт, которым руководил Д.И. Блохинцев в Обнинске под Москвой. Курчатов все время следил за осуществлением строительства, проверял, помогал. Проект был успешно закончен.