На ракетном испытательном полигоне «Капустин Яр» состоялись первые испытания ракеты Р-5М с ядерной боеголовкой (председатель Госкомиссии — маршал М.И. Неделин). В разработку ракетно-ядерной системы весомый вклад внесли С.П. Королев, В.П. Мишин, Л.А. Воскресенский, Ю.Б. Харитон, Н.А. Петров, К.И. Щелкин, С.Г. Кочарянц, Е.И. Негин, Н.Л. Духов, В.П. Глушко, В.А. Вижна, М.С. Рязанский, Н.А. Пилюгин, М.И. Борисенко, В.И. Кузнецов, В.П. Бармин, Г.Ф. Катков, А.М. Гольцман, Н.С. Лейкин, В.П. Петров, Б.С. Жданов, Ф.Л. Курбатов, Г.Н. Бажанов, П.М. Ходос и др.
Работы по разработке ракеты Р-5М — носителя ядерного заряда — начались в 1953 г. За основу был принят эскизный проект одноступенчатой ракеты Р-5, законченный в конструкторском бюро С.П. Королева в НИИ-88 еще в 1951 г. При летных испытаниях, проводившихся в 1953 г. на полигоне «Капустин Яр», ракеты Р-5 показали надежность почти 90%: из 15 ракет только две не достигли цели. Испытания Р-5М предусматривали два этапа. Летно-конструкторские и зачетные, при этом на летно-конструкторских должна была быть отработана надежность носителя со всеми его бортовыми и наземными системами и проверена документация, обеспечивающая надежную эксплуатацию ракеты.
Ракеты вывозились на стартовую площадку без головной части. Головную часть собирали и готовили к стыковке далеко от старта в специальном и особо охраняемом здании. Стыковка головной части с ракетой производилась непосредственно на стартовой позиции.
Головные части четырех ракет оснащались макетами ядерного заряда (их пуски были успешно завершены в январе 1956 г.), а пятой — зарядом из плутония, при этом сам заряд активного вещества в целях обеспечения безопасности во время полета и падения был уменьшен. Пуск ракеты был произведен 2 февраля в 10 час 30 мин. по московскому времени. Менее чем через 11 мин головная часть ракеты с ядерным зарядом типа РДС-4, пролетев через космос почти 1200 км без разрушения, долетела до земли в районе Аральских Каракумов. Первые ракеты с ядерными боевыми частями были поставлены на боевое дежурство в районах Прибалтики и Дальнего Востока.
ЦК КПСС и Совет Министров СССР своим постановлением утвердили решение Госплана Украинской ССР о размещении Центрально-Украинской (Чернобыльской) АЭС около села Копачи Киевской области.
Первый летный образец термоэмиссионной ЯЭУ «Топаз» запущен в космос в качестве бортового источника электропитания на спутнике «Космос-1818». Установка проработала около полугода до исчерпания запаса цезия. Второй образец ЯЭУ «Топаз» запущен на орбиту 10 июля 1987 г. и проработал около года. Эти летные испытания стали первыми и единственными в мире испытаниями ЯЭУ термоэмиссионного типа.
В 1989 году за испытания установки «Топаз» в космосе присуждена Государственная премия СССР.
НИИАР назначен главным конструктором-технологом твэлов энергетических реакторов на тепловых и быстрых нейтронах с виброуплотненным топливом.
Созданная в институте технология виброуплотненных твэлов позволяет организовать автоматизированное дистанционное производство, решает проблему коррозии стальных оболочек при воздействии продуктов деления при использовании МОХ-топлива введением гомогенно распределенного геттера в топливо в процессе его виброуплотнения позволяет изготавливать твэлы со сложными топливными композициями или профилировать состав композиции по высоте твэлов.
Результатом работ по данной проблеме можно считать перевод в установленный срок на МОХ-топливо реактора БОР-60. Это был первый в СССР опыт работы реактора на быстрых нейтронах со смешанной уран-плутониевой загрузкой и первый в мире случай, когда активная зона состояла из виброуплотненных твэлов. Начались работы в обоснование применения виброуплотненного МОХ-топлива в реакторе БН-600 и проектируемых реакторах на быстрых нейтронах следующего поколения. Указанные работы позволили институту включиться в программу конверсии избыточного плутония оружейного происхождения в реакторное топливо, была предложена пироэлектрохимическая технология. Из полученного МОХ-топлива изготавливались и изготавливаются твэлы в БОР-60 и БН-600.
Указом Президента России Всесоюзному научно-исследовательскому институту экспериментальной физики присвоен статус российского федерального ядерного центра (РФЯЦ-ВНИИЭФ).