Заместителями Щёлкина были также назначены ГА. Цырков – по вопросам газодинамики, В.Ю. Гаврилов – по экспериментальной физике и В.Ф. Гречишников – по вопросам конструирования. Надо отметить, что впоследствии до ухода на пенсию в 1996 г., ГА. Цырков успешно руководил Пятым главным управлением Министерства среднего машиностроения. Руководителями секторов, обеспечивавших расчетно-теоретическое сопровождение разработок ядерных зарядов, были Ю.А. Романов (сейчас заместитель научного руководителя ВНИИЭФ), Н.Н. Яненко – впоследствии академик, один из организаторов Сибирского отделения Академии наук, А.А. Бунатян, работавший начальником математического подразделения в течение 20 лет. Отметим, что Ю.А. Романов был пионером в области проведения физических опытов по изучению поражающих факторов ядерного взрыва.
Руководителем экспериментального газодинамического сектора был назначен А.Д. Захаренков – участник экспериментальной отработки первого советского ядерного заряда. Он внес огромный вклад в становление и развитие экспериментальной базы института. Впоследствии был главным конструктором ядерных зарядов и ядерных боеприпасов, а затем, работая на должности заместителя министра среднего машиностроения, успешно руководил ядерно-оружейным комплексом СССР.
Естественно, успешная работа института была бы невозможна без развития производственной базы. Первыми директорами заводов были П.А. Чистяков и Н.А. Смирнов.
Активная, напористая работа молодого коллектива института вскоре принесла первые успехи. Всего через 3 года после создания НИИ-1011 (ВЫИИТФ) группе его сотрудников была присуждена Ленинская премия в области науки и техники за создание нового образца ядерного оружия. Лауреатами стали К.И. Щёлкин, Ю.А. Романов, Е.И. Забабахин, В.Ф. Гречишников, а также два молодых тогда теоретика – Л.П. Феоктистов и М.П. Шумаев. С именем Феоктистова связаны научные идеи, в значительной степени определившие направления работ института и лежащие в основе современного ядерного оружия. Шумаев принимал участие в расчетно-теоретической разработке большинства ядерных зарядов института и воспитал плеяду физиков-теоретиков, многие из которых успешно трудятся и сегодня.
С 1964 по 1988 г., т. е. 24 года, институтом руководил Г.П. Ломинский. В этот период институт был награжден орденами Ленина и Октябрьской Революции. Ломинский много сделал для укрепления производственной и испытательной базы института, расширения инфраструктуры предприятия и города, обеспечения хороших условий обучения и воспитания подрастающего поколения. Он был тем самым капитаном, снаряжавшим вместе с К.И. Щёлкиным ядерный заряд капсюлями-детонаторами, который фигурирует во многих воспоминаниях участников первого испытания советского ядерного заряда. Его принципы руководства выражались в ярких высказываниях: «Если не наказан – значит, поощрен; не следует отрываться от грунта и раздувать кадило», – и многих других, памятных ветеранам ВНИИТФ.
В 1988 г. Г.П. Ломинского на посту директора сменил В.З. Нечай, физик-теоретик, возглавлявший теоретическое отделение. Его работы способствовали дальнейшему повышению удельных характеристик ядерных зарядов, он играл ведущую роль в постановке и проведении физических опытов по изучению воздействия поражающих факторов ядерного взрыва. В.З. Нечай был самым молодым лауреатом Ленинской премии (звание присуждено в 1964 г., когда ему было 28 лет). Ему выпала тяжелая доля руководить институтом в 1990-е, самые трудные годы перестройки внутренней политики и экономики страны.
В течение длительного времени расчетно-теоретической разработкой ядерных зарядов сначала на посту начальника теоретического сектора, а затем научного руководителя был Герой Социалистического Труда, академик Е.Н. Аврорин. Им были получены важные результаты по оптической прозрачности плотной плазмы в первом физическом опыте 1957 г. Впоследствии Аврорин внес определяющий вклад в разработку так называемых чистых ядерных зарядов для промышленного применения, где 99,97% энергии выделялось за счет термоядерного горения чистого дейтерия. В период с 1996 по 1998 г. Аврорин совмещал должности директора и научного руководителя института.
Разработкой конструкции ядерных зарядов, экспериментальной отработкой, включая натурные испытания, передачей в серийное производство занимался коллектив конструкторского бюро, которым долгие годы (с 1961 по 1964 и с 1967 по 1997 г.) руководил Герой Социалистического Труда академик Б.В. Литвинов. Среди этих разработок – рекордные по характеристикам малогабаритные заряды для ВМФ, самый маленький в мире артиллерийский снаряд калибра 152 мм с ядерным зарядом и промышленные ядерные заряды для различного применения.