Подземные испытания на полигоне Новая Земля были начаты в 1964 г. Первый подземный ядерный взрыв на Новой Земле был произведен 18 сентября 1964 г. Первоначально подземные испытания проводились на площадке в районе устья реки Шумилиха, расположенной на южном берегу пролива Маточкин Шар. Все взрывы на этой площадке производились в штольнях. Как правило на Новой Земле проводились испытания взрывных устройств, мощность которых превышала 150 кт и которые не могли быть испытаны на Семипалатинском полигоне. В то же время на Новой Земле проводились и подземные испытания устройств малой мощности.
Поскольку условия проведения испытаний на площадке в устье Шумилихи не позволяли производить взрывы устройств мегатонного класса,101 к 1972 г. было оборудовано новое опытное поле, предназначенное для проведения испытаний подобных устройств. Местом для расположения опытного поля была выбрана площадка в районе губы Черная. Испытания на южной площадке производились в скважинах. Первое испытание было проведено 27 июля 1972 г. и по всей видимости служило калибровочным для проведения последовавших за ним взрывов. Следующие два взрыва на южной площадке были произведены 27 сентября 1973 г. (мощность до 150 кт) и 27 октября 1973 г. Второй взрыв, мощность которого составляла около 4 Мт, стал самым мощным произведенным СССР подземным ядерным взрывом. Следующий взрыв на южной площадке, был произведен в ходе испытания
2 ноября 1974 г. Мощность взрыва составила около 2 Мт. Последним испытанием, проведенным на южной площадке Новоземельского полигона, стал групповой подрыв трех устройств, произведенный
18 октября 1975 г. Мощность каждого из взрывов превышала 150 кт.
Всего за период с 1964 по 1990 г. на Новой Земле было проведено 39 подземных испытаний, в ходе которых было произведено 133 взрыва. Подавляющее большинство испытаний на Новой Земле были проведены в целях создания и совершенствования ядерного оружия. Последним испытанием, проведенным на полигоне, стало испытание 24 октября 1990 г. В ходе этого испытания был произведен групповой подрыв 8 ядерных устройств. Суммарная мощность взрывов составила около 70 кт.103