Вскоре после этого командующий Беломорской флотилией контр-адмирал Николай Дмитриевич Сергеев на одном из кораблей флотилии с группой ученых и высокопоставленных военных совершил плавание с целью выбора места для нового полигона к островам Новой Земли. К выбору места для полигона на Новой Земле были причастны будущие академики геофизики М. А. Садовский и Е. К. Федоров; представители 6-го управления ВМФ инженер-полковник Е. Н. Барковский, офицеры П. Ф. Фомин, А. А. Пучков, К. К. Азбукин, Ю. С. Яковлев. Датой образования полигона считается 17 сентября 1954 г., когда была подписана директива Главного штаба ВМФ о штатах полигона. Начальником полигона назначили капитана первого ранга Героя Советского Союза В. Г. Старикова. В подготовительных работах по оборудованию полигона и приготовлениях к первому ядерному подводному взрыву принял активное участие как представитель флота адмирал Н. Д. Сергеев.
21 сентября 1955 г. на объекте 700, расположенном на одном из островов Новой Земли, провели первое подводное атомное испытание ядерной торпеды Т-5, вернее, ее боевой части, опущенной на глубину с тральщика. Испытание было проведено в присутствии государственной комиссии под председательством И. В. Курчатова. Руководство испытаниями было возложено на министра среднего машиностроения В. А. Малышева.
К моменту первого испытания на полигоне были построены причалы для приема грузов, аэродром, специальные помещения для сборки ядерных боевых зарядов, жилье для сотрудников полигона. И все это в суровых условиях приполярных островов! А Новая Земля имеет еще и свою погодную специфику, так как находится на стыке холодных и теплых течений Баренцева и Карского морей и здесь дуют свирепейшие штормовые ветры. Тем не менее к сентябрю 1955 г. основные работы по оборудованию полигона и подготовке к испытаниям были проведены. На опытном поле, то есть в заливе, расположили надводные корабли и подводные лодки. На них были размещены биообъекты, то есть собаки, овцы, кролики, лабораторные мыши. Экипажи перед взрывом были сняты с кораблей и укрыты.
Успешное проведение испытания показало, что место для полигона выбрано правильно, что он отвечает требованиям безопасности. Тем не менее 17 марта 1956 г. ЦК КПСС и Совет министров СССР издают специальное постановление. Территорию полигона решили расширить в северном направлении.
После того как 22 ноября 1955 г. на Семипалатинском полигоне было проведено испытание термоядерной бомбы (1,6 мегатонны, самый мощный взрыв на Семипалатинском полигоне) и поражающие факторы взрыва вышли далеко за пределы полигона, ученые и военные поняли, что проводить здесь подобные взрывы больше не стоит. Сила взрыва была такова, что в Семипалатинске, в 170 км от эпицентра взрыва, повылетали стекла. Остальные термоядерные взрывы производились на Новой Земле.
Однако на следующий год после принятия решения о расширении полигона поиски площадки для сверхмощных взрывов возобновились. В мае 1957 г. был определен состав межведомственной комиссии для ее поисков. Специалистов для нее набирали и среди военных, и среди гражданских в Министерстве среднего машиностроения (так называлось Министерство атомной промышленности), Академии наук, и конечно же были привлечены работники Гидрометеослужбы и Севморпути. Была учреждена специальная экспедиция, которая должна была облететь огромный район Северного Ледовитого океана, включая побережье моря Лаптевых и Восточно-Сибирского моря от бухты Тикси до устья реки Колымы и архипелаги Северная Земля, Новосибирские острова. В состав комиссии входили первый заместитель начальника 6-го управления Министерства обороны генерал-майор С. Г. Колесников, директор Института прикладной геофизики Гидрометеослужбы Герой Советского Союза Е. К. Федоров, заместитель генерала Колесникова В. И. Кучеров, сотрудник Семипалатинского полигона В. В. Алексеев, начальник управления полярной авиации и заместитель начальника Северного морского пути М. И. Шевелев, физик Г. Л. Шнирман. Экспедиция летала на осмотр района поисков с аэродрома Тикси. Больше всего членов комиссии заинтересовала часть острова Котельный, входящего в архипелаг Новосибирских островов, так называемая Земля Бунге, уникальная песчаная местность между западной частью острова Котельный и полуостровом Фадеевский. Арктическая пустыня так и не подпустила к себе членов комиссии, собиравшихся превратить ее в атомный полигон: сначала помехой стал снежный покров, мешавший определить границу берега и моря, а летом непогода не давала поднять для обследования острова и высадки людей самолеты. Ледокол же, со снаряжением и оборудованием для экспедиции, застрял во льдах. Комиссия приняла решение о прекращении работ по Земле Бунге и вернулась к варианту Новой Земли.
5 марта 1958 г. вышло постановление Совета министров СССР о преобразовании объекта-700 в Государственный центральный полигон № 6. В этом же году полигон заработал на полную мощность. В 1958 г. здесь было проведено более двадцати взрывов различного характера.
