Głównym obszarem rywalizacji były środki przenoszenia broni jądrowej. Początkowo jedyną opcją były bombowce strategiczne. Do 1960 roku obie strony opracowały międzykontynentalne pociski balistyczne oraz pociski balistyczne wystrzeliwane z okrętów podwodnych, co doprowadziło do powstania triady nuklearnej. Ponadto na szeroką skalę rozwijano i wdrażano mniejsze systemy przenoszenia taktycznej broni jądrowej, w tym taktyczne pociski balistyczne i pociski manewrujące, artylerię jądrową, miny jądrowe, bomby głębinowe oraz torpedy jądrowe. Głównymi obszarami rozbudowy arsenałów jądrowych były wschodnioeuropejski Układ Warszawski, członkowie NATO – Niemcy Zachodnie, Włochy, Grecja i Turcja – oraz sojusznicy USA: Japonia, Korea Południowa, Tajwan i Filipiny.
Do konfrontacji związanych z groźbą użycia broni jądrowej doszło podczas wojny koreańskiej, pierwszego i drugiego kryzysu w Cieśninie Tajwańskiej, kryzysu berlińskiego z 1961 roku, a przede wszystkim podczas kryzysu kubańskiego. Détente w latach 60. i 70. XX wieku ograniczyło wyścig zbrojeń, zwłaszcza dzięki Układowi o nierozprzestrzenianiu broni jądrowej oraz Anti-Ballistic Missile Treaty. Napięcia odżyły na początku lat 80.