Pada tanggal 30 Oktober 1961, Tsar Bomba diuji coba di atas Pulau Novaya Zemlya di Laut Barents, dekat Kutub Utara.
Bom ini dijatuhkan dari pesawat pembom Tu-95V yang dikawal oleh pesawat pengintai Tu-16. Pesawat-pesawat tersebut dicat putih untuk melindungi mereka dari panas ledakan.
Tsar Bomba meledak pada ketinggian 4 kilometer dengan menghasilkan bola api berdiameter 8 kilometer dan awan jamur setinggi 67 kilometer.
Ledakan ini terasa hingga jarak 1.000 kilometer dan terdengar hingga jarak 3.500 kilometer.
Ledakan ini juga menghancurkan semua bangunan dalam radius 55 kilometer dan menyebabkan kerusakan parah hingga radius 100 kilometer.
Tsar Bomba menghasilkan kejatuhan radioaktif sekitar 1 persen dari total kejatuhan nuklir sejak penemuan senjata nuklir pada tahun 1945.
Hal ini karena bom ini tidak menggunakan uranium-238 sebagai tamper, melainkan timbal atau polistirena.
