Yhdysvallat räjäytti ensimmäisen atomipommin kokeessa heinäkuussa 1945. Myöhemmin samana vuonna Yhdysvallat käytti atomipommeja japanilaisissa Hiroshiman ja Nagasakin kaupungeissa, mikä joudutti toisen maailmansodan loppua. Vaikka Yhdysvallat oli ensimmäinen valtio, jolla oli ydinaseita, ydinaseiden leviäminen ei pysähtynyt Yhdysvaltoihin. Vuoden 2009 lopulla oli yhdeksän maata, joilla on tällä hetkellä tai uskotaan olevan ydinaseita, ja yksi valtio, Iran, jota yleisesti ajatellaan. kehittää omaa ydinaseohjelmaansa.
Sosialististen neuvostotasavaltojen liitosta (Neuvostoliitto) tuli ensimmäinen valtio Yhdysvaltojen jälkeen, jolla oli ydinaseita. Neuvostoliitto räjäytti ensimmäisen atomipomminsa kokeessa vuonna 1949. Neuvostoliiton ydinaseohjelma lisäsi entisestään kasvavaa jännitystä Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton välillä ja sytyttää kylmän sodan, joka vallitsi näiden kahden kansan ja niiden liittolaisten välillä. Neuvostoliiton hajottua vuonna 1991 entisen Neuvostoliiton valtava ydinasearsenaali siirtyi Venäjän federaation haltuun.
Kolmas valtio, jolla oli ydinaseita, oli Iso-Britannia, joka testasi ensimmäisen atomipomminsa vuonna 1952. Yhdistyneen kuningaskunnan jälkeen seuraava ydinaseita kehittänyt maa oli Ranska vuonna 1960, jota seurasi Kiinan kansantasavalta vuonna 1964.
Nämä viisi ensimmäistä valtiota tunnetaan ydinasevaltioina, mikä tarkoittaa, että ne ovat kansainvälisesti tunnustettuja ja valtuutettuja ydinaseita ja jotka ovat myös allekirjoittaneet vuoden 1968 ydinsulkusopimuksen (NPT). Aseidensulkusopimuksen tarkoitus oli estää muita valtioita kuin tunnustettuja ydinasevaltioita kehittämästä ja omistamasta ydinaseita. Ydinsulkusopimus rohkaisi myös viittä tunnustettua ydinvaltaa jatkamaan ydinaseidensa vähentämistä ja lopulta poistamista.
On neljä muuta valtiota, joilla joko uskotaan omistavan ydinaseita tai joilla on vahvistettu niillä ydinaseita, mutta jotka eivät ole ydinsulkusopimuksen jäseniä. Intia räjäytti ensimmäisen ydinlaitteensa vuonna 1974. Intian naapuri Pakistan seurasi esimerkkiä ja kehitti oman ydinaseensa vuonna 1998.
Israelilla uskotaan olleen ydinaseita 1960-luvulta lähtien, mutta se ei ole vahvistanut tai kiistänyt tätä. Israelin hallitus on toistuvasti todennut, ettei se olisi ensimmäinen valtio, joka ottaa käyttöön ydinaseita Lähi-idän alueella. Israelin hallituksen epäselvyydestä huolimatta on olemassa runsaasti todisteita, jotka näyttävät viittaavan siihen, että Israelilla saattaa olla suurin ydinarsenaali viiden ydinasevaltion ulkopuolella.
Korean kansantasavalta eli Pohjois-Korea ilmoitti kehittäneensä ydinlaitteen vuonna 2006. Pohjois-Korean hallitus väittää räjäyttäneensä ydinaseita maanalaisissa kokeissa lokakuussa 2006 ja toukokuussa 2009, ja todisteet näyttävät tukevan näitä väitteitä. Pohjois-Korea oli ydinsulkusopimuksen allekirjoittaja ja jäsenmaa, mutta erosi ydinsulkusopimuksesta vuonna 2003.