当西方间谍的核谍报日益增多时，斯大林下令前苏联也开始研究“铀问题”。1943年初，他任命物理学家、爱国青年库尔恰托夫为苏维埃原子弹项目负责人。与美国人的白手起家不同的是库尔恰托夫手上已掌握了贝利亚的间谍们弄来的西方核研究的精髓。
信使们将这些秘密资料运往莫斯科，然后转往距莫斯科400公里的萨鲁核武器制造场。在严格保密的情况下，前苏联科学家开始仿制原子弹部件。
最初，苏联人对美国人的复杂计算无法检验，到1944年底，前苏联研究人员所提炼出的金属铀不足3公斤，库尔恰托夫就像一位高级教师，他先给专家们布置任务，然后打开保险箱将他们的结果与间谍们窃来的秘密文件对照，他的结论往往是“可惜不对，请再试试”。
据美国专家估计，前苏联由于窃得了美国部分技术资料，库尔恰托夫等人至少节省了两年时间和2.5亿卢布的财力。1945年元月和六月，美籍德国移民福克斯从奥本海默的原子弹试验场窃取了原子弹“小男孩”的尺寸、炸弹的引信结构装置、所有的数学计算、设计图纸等重要情报随即转给前苏联。库尔恰托夫立刻撤销了自己的设计，走捷径制造钚原子弹。
当时，尽管美、英两国对这类间谍活动有所打击，如1946年英国情报机关破获了一个核武器间谍组织，逮捕了 13名间谍，1949年福克斯被捕，但主要间谍仍得以潜伏。据克格勃老手巴利夫斯基披露，美国的核武器情报主要来源除福克斯外，当时还有一位高级科学家，假名珀苏斯，但此人至今未被识破。
前苏联不仅窃取了美国的核情报，而且从德国萨克森维斯姆矿业股份公司弄到36吨铀作核原料，1946年圣诞节，其有控连锁反应成功。同时，古拉格监狱的7万名囚犯在乌拉尔山后的切尔扬宾斯基挖掘修建了巨大的核反应堆。
当这个原子反应堆终于在1948年6月10日竣工时，前苏联原子弹研制人员面临最棘手的困难，即4个月后，必须将储铀罐打开，而且须将有高度放射性的钚和焙砂分开，美国人为完成此举准备了防射线服及遥控机械手。前苏联人虽搞到了遥控机械手的图纸，但当时其电子工业还比较落后，无法仿造。这样，完成这项使命几乎就成了一条死亡之命令。来完成这项死亡使命的必然是古拉格监狱的那些倒霉囚犯。一些当年的工作人员回忆，贝利亚凶神般的在试验厅里踱来踱去，他怀疑一切，只要谁有一丁点差错，他就会被斥责为破坏、叛徒。
随着1949年8月29日哈萨克草原上一声巨响，前苏联打破了美国的核垄断，两个超级大国的核竞争终于站到了同一条起跑线上。
