1 1945 ~ 1950
첫번째 트리니티를 제외한 핵실험은 서로 독립적으로 계획되고 구성된 작전에 따라 구분되었다. 이러한 구분은 1958년까지 지속된다.
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Trinity | 1945 | 1 | 최초의 핵폭발. |
| Operation Crossroads | 1946 | 2 | 최초의 수중 핵폭발. |
| Operation Sandstone | 1948 | 3 | 신형 핵분열무기에 대한 실험. |
2 1950 ~ 1960
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Operation Ranger | 1951 | 5 | 네바다 핵실험장에서 이뤄진 최초의 핵실험. |
| Operation Greenhouse | 1951 | 4 | 대형 핵분열무기에 대한 프로젝트. |
| Operation Buster-Jangle | 1951 | 7 | 최초로 실제 병력을 이용한 기동 훈련을 병행. |
| Operation Tumbler-Snapper | 1952 | 7 | - |
| Operation Ivy | 1952 | 2 | 최초의 수소폭탄 실험. |
| Operation Upshot-Knothole | 1953 | 11 | M65 핵대포를 사용. |
| Operation Castle | 1954 | 6 | 투발 가능한 열핵무기 실험. 예상을 웃도는 위력으로 넓은 지역이 낙진에 피폭됨. |
| Operation Teapot | 1955 | 14 | - |
| Operation Wigwam | 1955 | 1 | 수중 핵폭발이 잠수함에 끼치는 피해 실험. |
| Project 56 | 1955-56 | 4 | 핵무기 사고 발생시 기폭되지 않는 안전 기준 실험. |
| Operation Redwing | 1956 | 17 | 2세대 핵융합무기에 대한 실험. |
| Project 57 | 1957 | 1 | 두번째 안전 실험. |
| Operation Plumbob | 1957 | 30 | 미국이 실시한 핵실험 중 가장 많은 방사선 방출. |
| Project 58, 58A | 1957-58 | 4 | 세번째 안전 실험. |
| Operation Chariot | 1958 | 0 | 취소됨. 핵무기를 이용해 알래스카에 인공 항구를 건설하려던 계획. |
| Operation Hardteck | 1958 | 35 | - |
| Operation Argus | 1958 | 3 | 비밀리에 진행된 고고도 핵폭발 실험. |
| Operation Hardteck II | 1958 | 37 | - |
3 1960 ~ 1970
1958년 미국과 영국, 소련은 1년간의 핵실험 유예를 합의했다. 13개월 뒤 미국은 유예 상태를 해제한다고 발표했지만 추후 핵실험 일정은 아직 없다고 발표했고, 5일 뒤 1960년 1월 소련은 서방 세계가 핵실험을 재개하기 전까지 핵실험을 실시하지 않을 것이라고 약속했다. 그런데 불과 한달 뒤 프랑스가 미소 양국을 쌍으로 엿먹이며 핵실험을 실시하는 패기를 보여주었다. 결국 소련이 핵실험 재개를 선언하고 1961년 9월부터 실제로 핵실험을 실시하자 미국 역시 그에 대응하여 1962년부터 다시 핵실험을 실시하였다.
이때부터 기존의 작명 방식을 버리고 새로운 방식을 도입하였는데, 작전이라는 명칭은 유지하지만 각 작전은 해당 회계연도 동안에 실시한 핵실험을 묶어 부르는 명칭이 되었다. 각 회계연도는 전년 7월 1일에 시작해 당년 6월 30일에 끝난다. 이러한 방식은 1976년 미국 정부가 회계연도를 변경하기까지 유지된다. 물론 예외는 있다.
또한 1963년 부분적핵실험금지조약이 채결되어 Operation Niblick부터 모든 핵실험은 지하 핵실험으로 진행되었다.
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Operation Nougat | 1961-62 | 32 | - |
| Operation Dominic | 1962 | 36 | 회계연도와 별개로 진행된 핵실험. 고고도 핵실험인 Operation Fishbowl 포함. |
| Operation Storax | 1962-63 | 48 | - |
| Operation Sunbeam | 1962 | 4 | 회계연도와 별개로 진행된 핵실험. 데이비 크로켓 실험이 포함됨. |
| Operation Roler Coaster | 1963 | 4 | 회계연도와 별개로 진행된 핵실험. 미영 공동으로 핵무기 저장, 운송 도중 사고를 실험. |
| Operation Niblick | 1963-64 | 41 | - |
| Operation Whetstone | 1964–65 | 48 | - |
| Operation Flintlock | 1965–66 | 48 | - |
| Operation Latchkey | 1966–67 | 38 | - |
| Operation Crosstie | 1967–68 | 48 | - |
| Operation Bowline | 1968–69 | 48 | - |
| Operation Mandrel | 1969–70 | 53 | - |
4 1970 ~ 1980
1976년 미국 정부의 회계연도가 7월 1일 시작에서 10월 1일 시작으로 변경되면서, Operation Anvil은 1975년 7월 1일부터 1976년 9월 30일까지 15개월간 진행되었다.
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Operation Emery | 1970–71 | 16 | - |
| Operation Grommet | 1971–72 | 34 | - |
| Operation Toggle | 1972–73 | 28 | - |
| Operation Arbor | 1973–74 | 19 | - |
| Operation Bedrock | 1974–75 | 27 | - |
| Operation Anvil | 1975–76 | 21 | - |
| Operation Fulcrum | 1976–77 | 21 | - |
| Operation Cresset | 1977–78 | 23 | - |
| Operation Quicksilver | 1978–79 | 18 | - |
| Operation Tinderbox | 1979–80 | 15 | - |
5 1980 ~ 1990
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Operation Guardian | 1980–81 | 16 | - |
| Operation Praetorian | 1981–82 | 22 | - |
| Operation Phalanx | 1982–83 | 19 | - |
| Operation Fusileer | 1983–84 | 17 | - |
| Operation Grenadier | 1984–85 | 17 | - |
| Operation Charioteer | 1985–86 | 18 | 격납 실패로 심각한 방사능 유출 발생. |
| Operation Musketeer | 1986–87 | 15 | - |
| Operation Touchstone | 1987–88 | 14 | - |
| Operation Cornerstone | 1988–89 | 12 | - |
| Operation Aqueduct | 1989–90 | 11 | - |
6 1990 ~ 현재
1992년 미국은 단독으로 핵실험 유예에 들어갔고 1996년 포괄적핵실험금지조약을 채결하여 그 이후로는 핵실험을 실시하지 않았다.
| 이름 | 연도 | 횟수 | 비고 |
| Operation Sculpin | 1990–91 | 8 | - |
| Operation Julin | 1991–92 | 8 | - |