Основан 17 сентября 1954 года для испытания ядерного оружия в морских условиях. Первый ядерный взрыв на Новой Земле, осуществлён в губе Чёрная 21 сентября 1955 года.
На Новой Земле в 1961 году была взорвана мощнейшая в истории человечества водородная бомба — 58-мегатонная «Царь-бомба» на площадке Д-II «Сухой Нос».
В настоящее время полигон находится в состоянии моратория.
Основными задачами полигона на современном этапе являются:
- Поддержание в постоянной готовности сил и средств к проведению полномасштабных подземных ядерных испытаний и иных испытаний;
- Подготовка и проведение подземных ядерных испытаний;
- Подготовка и проведение испытаний перспективных образцов вооружения и военной техники, военных объектов экономики страны на стойкость к поражающим факторам ядерного взрыва;
- Подготовка и проведение неядерно-взрывных экспериментов в интересах поддержания существующего уровня развития ядерного оружия, повышения его надежности и безопасности.
Подробная историческая справка изложена в документе