Kylmän sodan ydinaseiden historia juontaa juurensa toiseen maailmansotaan, jolloin Yhdysvallat pudotti kaksi ydinpommia Japaniin. Vaikka nämä olivat ainoat kaksi ydinpommia, joita käytettiin aktiivisen sodankäynnin aikana, niiden käyttö synnytti ydinasekilpailun, joka kesti yli puoli vuosisataa. Kylmän sodan ydinaseiden kilpailu oli ensisijaisesti Yhdysvaltojen ja Neuvostoliiton välinen kilpailu, vaikka muut maat kehittivät ydinaseita tänä aikana.
Toisen maailmansodan jälkeen taistelu maailmanvallasta puhkesi ja Yhdysvallat ja Neuvostoliitto ottivat johdon. Tuolloin Yhdysvaltojen mielestä heillä oli ydinaseiden monopoli ja pääsy ainoisiin ydinaseiden valmistukseen tarvittaviin uraanivarastoihin. Maailma huomasi pian, että uraani ei ollut niin niukkaa kuin amerikkalaiset luulivat sen olevan, ja pian Neuvostoliitto alkoi kehittää omia kylmän sodan ydinaseitaan. He saivat ensimmäisen ydinaseensa valmiiksi aiemmin kuin Yhdysvallat ennusti, mikä oli shokki maailmalle. Koska Yhdysvallat oli ollut varovainen Neuvostoliittoa kohtaan myös toisen maailmansodan aikana, jolloin maat olivat liittolaisia, tämä kehitys aiheutti paljon pelkoa Yhdysvalloissa, mikä lisäsi kylmää sotaa ja punaista pelottelua Yhdysvalloissa
Neuvostoliiton ensimmäiset kylmän sodan ydinaseet olivat lähes identtisiä kopioita Fat Man -nimisestä pommista, joka oli Yhdysvaltain Nagasakiin pudotettu ydinpommi. Tämän kehityksen jälkeen molemmat osapuolet tehostivat ydinaseiden tuotantoaan ymmärtäen, että ydinaseiden tulevaisuus oli ohjuksissa, ei pommeissa. Ohjuksilla oli pitkän kantaman vaikutus, ja kun venäläiset laukaistivat Sputnikin esittelemällä teknologisen kehityksensä, avaruuskilpailu alkoi ja Yhdysvallat tunnusti, että Venäjä oli ydinohjuksien luomisen edellä.
Kuitenkin molemmat kylmän sodan ydinaseita kehittäneet osapuolet olivat myös kehittäneet ”toisen iskun” järjestelmiä, mikä käytännössä tarkoitti, että vaikka toinen puoli olisi hyökännyt ja pääosin tuhoutunut, se voisi silti aloittaa hyökkäyksen ja tuhota vihollisensa. Siksi sekä Yhdysvallat että Neuvostoliitto tiesivät, että jos he aloittavat hyökkäyksen, se merkitsee tuhoa molemmille osapuolille.
Kun yhä useammat maat, kuten Ranska, Iso -Britannia ja Kiina, alkoivat kehittää omia kylmän sodan ydinasevarastojaan, alkoivat muodostua sopimukset ydinaseiden leviämisen hidastamiseksi tai pysäyttämiseksi. Vaikka monet näistä sopimuksista olivat tehottomia, Yhdysvalloilta puuttui luottamus omiin aseisiinsa ja he halusivat hidastaa leviämisen vauhtia ympäri maailmaa. Neuvostoliitolla oli taloudellisia ongelmia, jotka johtivat ydinaseiden leviämisen hidastumiseen. Kun Ronald Reagan astui virkaansa Yhdysvalloissa, kylmä sota oli päättymässä ja sopimusten ja sopimusten ryhmittymä oli hidastanut ydinalan kehitystä. Kuitenkin viime vuosikymmeninä muut maat ovat alkaneet rakentaa omia ydinaseitaan herättäen uudelleen ydinsodan ja sen taloudelliset ja humanitaariset vaikutukset.