С 1957 г. начались воздушные ядерные испытания одновременно на двух полигонах — Семипалатинском и Новоземельском. Воздушные ядерные испытания на этих полигонах проводились до 1962 г. и были прекращены в связи с введением моратория на проведение ядерных испытаний в грех средах. При переходе на подземные ядерные испытания 71-й полигон ВВС участвовал в них, обеспечивая контроль авиационными средствами выхода продуктов взрыва в атмосферу и отбор проб этих продуктов для радиохимического анализа.
Успехи ученых и конструкторов в разработке и испытаниях ядерных зарядов с различными массогабаритными характеристиками и показателями эффективности действия создали предпосылки внедрения ядерного оружия в различные системы и комплексы вооружения, в том числе и для авиации ВВС и ВМФ. Научно-техническое сопровождение этих разработок для авиации стало новой задачей для 71-го полигона ВВС. Оно включало проведение исследований по обоснованию требований к ядерному оружию и самолетам-носителям разработку методов испытаний ядерных авиабомб и боевых частей ракет для стратегической, фронтовой и истребительной авиации, их самолетов-носителей и средств эксплуатации этого нового вида вооружения.
На начальном этапе внедрения ядерного оружия с 1948 г. взаимодействие осуществлялось только с ВНИИЭФ (Арзамас-16), с их учеными и конструкторами — Харитоном Ю.Б., Щелкиным К.И., Духовым Н.Л., Кочарянцем С.Г., Комельковым В.С., Зуевским В.А. С середины 50-х и в последующие годы — со вновь образовавшимися в Минсредма-ше институтами: ВНИИТФ (Челябинск-70) — Щелкиным К.И., Забабахиным Е.И., Захаренковым А.Д., Цырковым Г.А., Клоповым Л.Ф.; ВНИИА (Москва) — Духовым Н.Л., Зуевским В.А., Бришом А.А.; НИИС (Н.Новгород) — Седаковым Ю.Е., Тремасовым Н.Э.; КБ АТО — Поповым С.П., Казаковым В.И., а также с серийными предприятиями отрасли. По отработке и испытаниям самолетов-носителей, авиационных крылатых ракет и специальных авиационных средств приходилось сотрудничать с конструкторскими бюро Министерства авиационной промышленности (МАП) — Туполева А.Н., Ильюшина С.В., Мясищева В.М., Яковлева А.С., Сухого П.О., Микояна А.И., Антонова О.К., Миля М.Л., Камова Н.И., Березняка А.Я., а также с ЦАГИ МАП, ГКНИИ ВВС, НИИ ПДС и другими организациями и ведомствами. Массовое внедрение ядерного оружия в авиационные части потребовало организации на полигоне учебного центра по подготовке специалистов для ядерно-технических подразделений ВВС.
