為了鑑定核彈頭在飛行狀態下的效能，“中央專委”決定，進行原子彈和導彈結合的全當量、全射程飛行核試驗。
這要冒極大的風險，萬一核彈頭在發射現場爆炸或發射後中途掉下來，或偏離彈著區，都將造成不堪設想的後果。
為此，“中央專委”在周恩來主持下，於9月5日、10月8日、10月20日，3次開會，聽取有關情況彙報，討論這次試驗。
周恩來在會上做了細緻周密的安排，要求反覆論證，並進行一系列模擬試驗，要做到萬無一失。
遵照周恩來的指示，廣大科技人員認真負責，做到了慎之又慎，細之又細，使一些不放心的問題一一獲得解決。
聶榮臻出席了這3次中央專委會議。
在10月20日的會議上，他說：“我深信我們的科學家、工程技術人員和基地的工作同志，都具有高度的負責精神，聽了各方面的彙報，我認為我們的設計工作做得是紮實的。
我們自己研製的中近程地對地導彈，已經多次試射，具有良好的可靠性，發射成功率是經得起考驗的。
再說，為了使我們國家的導彈能真正成為具有強大作戰威力的武器，也必須進行實彈結合試驗。
為了鼓舞同志們的信心和使各項工作力爭做到萬無一失，我決心到現場去主持這次試驗。”
周恩來非常贊同聶榮臻的這番話，他說：“有聶老總去親自主持，我們更感到放心了。”
10月24日晚上，周恩來、聶榮臻、葉劍英驅車來到釣魚臺賓館，向毛澤東作了詳細彙報，毛澤東批准了這次試驗，同意聶榮臻到現場主持試驗，並說，這次試驗可能打勝仗，也可能打敗仗，失敗了也不要緊。
第六節深入現場，主持“兩彈”試驗（3）
第2天上午9時30分，聶榮臻來到西郊機場，登上軍用專機，經過3個多小時的飛行，到達導彈試驗基地機場，下午到達基地營區，風塵僕僕，顧不得休息，就聽取國防科委副主任張震寰、二機部副部長李覺以及李福澤、錢學森等彙報。
準備工作做得很充分，聶榮臻感到滿意，但仍不放心。
在這次會議上，他傳達了毛澤東的指示，並且解釋說，毛主席指示的意思是要大家從壞處著想，要充分做好準備，力爭成功。
大家要把各項最後的準備工作，做細做好。
26日上午，他首先聽基地黨委彙報氣象情況，同意把發射時間定在27日上午9時，並將這個時間報告給周總理，獲得批准。
以後又到實地，分別檢查了用於試驗的導彈和核彈頭的準備工作情況。
導彈、核彈頭的各項測試資料都是正常的，他批准將核彈頭運到導彈發射陣地進行對接。
下午聶榮臻到導彈發射架下“坐鎮”，看“兩彈”對接，進行通電試驗。
這是項最危險的工作，人們勸聶榮臻離開，進入掩蔽部，以防不測。
他乾脆拿把椅子坐下說：“你們什麼時候對接通電完，我就什麼時候離開。”
令在場的人極為感動，也極大地鼓舞了操作的科技人員的信心。
對接通電完，確證情況良好，他高興地在導彈發射架下，與在場的科技人員、領導幹部合影，留下了歷史性的紀念。
晚上，聶榮臻仍在想著試驗時萬一導彈帶著核彈頭掉下來怎麼辦的問題，心繫著紅柳園居民和兩個基地科技人員指戰員的安全。
於是派人將導彈核武器安全自毀系統的試驗紀錄影片找來，仔細看了一遍，覺得這個系統是可靠的，他才放心去睡覺。
27日上午8點，聶榮臻來到發射陣地附近的指揮所，勉勵在地下發射控制室冒著風險，堅守崗位的發射小組人員，要沉著勇敢，堅決完成任務。
可大家更多的是擔心元帥的安全，因為他也冒著同樣的風險。
臨發射前15分鐘，核試驗基地報告，凌晨2時起，基地核導彈的預定彈著區3000米高空，出現了一股6到7級左右西南向的強風。
這是個突然的情況，這股風會不會使導彈偏離彈著點？聶榮臻立即向周恩來報告。
周恩來果斷地回答：“一切由你在現場決定。”
聶榮臻最講科學，信任專家，就徵求在場專家們的意見。
專家們進行了短暫緊張的商量，得出結論，認為影響不大。
於是聶榮臻一揮手，“按預定時間發射！”上午9時整，中國第一枚核導彈