A védelmi tervezetek azonban korántsem biztosítottak száz százalékos védelmet, és az 1950-es évek végére a USA és a Szovjetunió is annyi atomfegyverrel rendelkezett, amennyivel a másikat teljesen el lehetett volna pusztítani. Mindkét fél kifejlesztette a "második csapás"[8] képességét, azaz egy őt ért, megsemmísítő első csapás után is képessé vált arra, hogy a másik felet is megsemmisítő atomtámadást indítson, főlegtengeralattjárókról. Ez a kölcsönösen biztosított megsemmisítés elveként vált híressé: mindkét fél tudta, hogy a másik megtámadása öngyilkossággal érne fel, ezért (elméletileg) ez visszatartotta a támadástól.
A szovjetek és az amerikaiak is azt remélték az atomfegyverektől, hogy segítségükkel a másik féltől (vagy például Kínától és Indiától) engedményeket csikarhatnak ki. Az atomfegyverek bevetése azonban akkora kockázattal járt, hogy felmerült a bevethetőség racionalitása. Egyes katonai vezetők ennek ellenére szorgalmazták az atomfegyverek bevetését, például Douglas MacArthur a koreai háború során - Truman és Eisenhower azonban ellenállt.
Az egyik fél sem tudta, hogy a saját arzenálja mekkora volt a másikéhoz képest. Az amerikaiak az 1950-es években hátrányban érezték magukat, feltételezték egy bomber gap létezését, miszerint a szovjeteknek lehengerlően több interkontinentális bombázójuk volt. Az 1960-as évek amerikai elnökválasztási kampányában ez a téma ismét előkerült, ezúttal a missile gaprakétatechnológiai-hátrány képében. A szovjet hatalmi struktúra ezzel ellentétben viszont a saját vezetése előtt megpróbálta eltúlozni a szovjet fegyverek képességeit és számát.
Az 1960-as évek elején az Egyesült Államokban felmerült annak a kérdése, hogy az atomfegyverek egyáltalán működőképesek-e. Az atomfegyverek részegységeit, a robbanófejeket, a navigációs rendszereket, valamint a rakétákat, már számos alkalommal tesztelték, de az atomfegyver-rendszer "egészét" még soha sem. A kérdést felvetők arra hivatkoztak, hogy nem lehet tudni, egy nukleáris robbanófej képes lenne-e a felső légkörben és a világűrben tapasztalható gravitációs és légköri viszonyok átviselésére, valamint hogy Kennedy elnök nem merészel végrehajtani egy éles robbanófejjel ellátott rakétakísérletet. Az 1962-es Frigate Bird-hadművelet során a USS Ethan Allen tengeralattjáróról indított Polaris rakéta-kísérletet számos kritika érte, többek között Curtis LeMay-től, aki a rakéták pontosságát vitatta abból a célból, hogy inkább az általa vezetett stratégiai légierő kapjon több bombázót. Kritikái szerint a rakétakísérlet csak egy elszigetelt eset volt, ezért statisztikai anomália, alacsonyabb pályán repült, mint egy ICBM, és a kísérlethez használt robbanófejen a kísérlethez számos változatást eszközöltek.