1989年12月18日，萨哈罗夫的送葬队伍，从列别捷夫物理研究所行进到莫斯科卢日尼基。萨哈罗夫是苏联氢弹项目的主要设计师，被称为苏联的“氢弹之父”，三次荣获“社会主义劳动英雄”称号。1953年8月12日，苏联首颗氢弹试爆成功后，面对不断增加的核试验，萨哈罗夫对核武器的危险，包括核辐射对人类健康的影响进行了诸多反思。
他不断敦促苏联停止核试验并因此付出了沉重的代价，包括剥夺了所有的荣誉，驱逐隔离到偏远的荒郊。
1948年7月，萨哈罗夫被安排进导师塔姆领导的研究小组，进行氢弹的研制。三年前，广岛遭原子弹轰炸后，苏联的原子弹研制受到了斯大林的极大重视，打破美国的核武垄断成了当务之急。他任命贝利亚为总负责。科学方面的负责人是物理学家库尔恰托夫。在全国的众多秘密设施中，库尔恰托夫领导的莫斯科郊外的第二实验室，以及它的分支机构Arzamas-16是核心。
1953年8月12日，苏联第一颗氢弹试爆成功。10月，32岁的萨哈罗夫当选为苏联科学院院士。这一年，他还被授予了斯大林奖、列宁奖、社会主义劳动英雄称号。1955年11月12日，苏联氢弹再次试验成功，次年，萨哈罗夫又被授予了列宁奖、社会主义劳动英雄称号。
在1955年的那次核爆之后，萨哈罗夫就表示，希望这样的武器永远不被使用。然而，当时核爆试验的负责人给他讲了一则寓言，言外之意，这不是萨哈罗夫他该操心的事。之后，萨哈罗夫也请库尔恰托夫去找赫鲁晓夫，劝说其不要再进行大型的核试验，依然没有成功。
1961年，萨哈罗夫亲自给赫鲁晓夫写信，坚决要求暂停核试验。1962年，他再次要求不要在大气进行大规模核爆。这些呼吁都遭到忽略。据说，在一次著名武器科学家出席的中央委员会主席团晚宴上，赫鲁晓夫当面拒绝了他的请求。
1963年8月5日，苏联、英国和美国在莫斯科签署《部分禁止核试验条约》，禁止了除在地下外的一切核武器试验。萨哈罗夫说：“我认为莫斯科签订的条约具有历史性意义。它挽救了数十万甚至数百万人的生命，如果继续进行试验，这些人可能会丧生。”
进入1970和1980年代，萨哈罗夫继续大声呼吁，停止核竞赛，进行核裁军。1975年，他被授予了诺贝尔和平奖，表彰“他为人权、裁军和所有国家之间的合作所作的斗争”。1980年1月22日，萨哈罗夫被无限期地流放至高尔基，剥夺了勋章，理由是他不配再拥有这些国家奖项带来的荣誉。
1985年3月10日，契尔年科去世，戈尔巴乔夫继任总书记。第二年的12月16日，戈尔巴乔夫打电话给萨哈罗夫，邀请他返回莫斯科并“继续他的爱国工作”。一周后，萨哈罗夫和妻子返回到了莫斯科。
1989年12月14日，萨哈罗夫突发心脏病去世，年仅68岁。