地下核试验是把设计的
核装置（或核弹头）经过多种复杂的环境考验后，放到一定深度的地下进行核爆炸，以验证所试验的核装置（或核弹头）是否满足要求，验证理论计算和工程设计是否正确，以改进设计和为生产提供科学依据等。
核爆炸装置埋在地下一定深度的核试验。地下核试验按比深通常分为成坑地下核试验和封闭式地下核试验。成坑地下核试验时地表面形成弹坑，有大量放射性物质逸出，主要研究核爆炸的成坑效应。封闭式地下核试验时，绝大多数放射性物质被封闭。各国地下核试验大部分都是封闭式的。地下核试验有平洞和竖井两种主要方式。平洞式地下核试验是利用山体，开掘特殊设计的一条长坑道和几条支坑道，在坑道内放置核爆炸装置和各种探测器，按照特殊的设计方案回填堵塞之后，实施核爆炸。竖井式地下核试验是将核装置和各种探测器吊置于大口径竖井底部，按封闭要求回填后实施核爆炸。地下核试验的优点是：便于在近距离上进行核反应参数测试以便诊断核反应过程；地面和大气环境污染较小；对气象条件要求较低；利于安全、保密；试验场区较小，易于组织指挥。缺点是：试验工程量大，周期长，不便于进行核武器杀伤破坏效应试验，也不宜做大威力核试验。为了把核爆炸产物封闭在地下，要求有一定的埋设深度（埋深），它主要由比深h′和威力决定，通常以D=h′/Q1/3表示。D表示埋深，Q表示核爆炸威力。h′值随试验场地介质和威力大小在一定范围内变化，对于硬岩介质，威力在万吨梯恩梯当量级以上，h′值不小于120米/（千吨梯恩梯当量）1/3。在平洞核试验条件下，D指爆心到山体表面的最短距离（米）。进行地下核试验除了要求有足够的埋深外，坑道或竖井的回填堵塞设计及工程施工的质量是实现安全封闭的关键。此外，如在爆区附近存在节理和断层等地质结构，对地下核试验安全封闭有直接影响。在凝灰岩、冲积土、花岗岩、砂岩、盐岩等介质中进行地下核试验，一般都会产生一些有害气体。在方解石、白云石等碳酸盐介质中实施地下核爆炸，会产生大量的一氧化碳和二氧化碳等有害气体，不利于放射性气体的封闭，会危及爆后作业人员的安全。一般不宜选择在这种介质中进行地下核试验。核爆炸瞬间在爆区附近还会产生很强的核辐射和电磁干扰，严重影响测试工作。进行地下核试验时，要保证测试取得良好结果，必须有周密和有效的防护措施。地下核试验之后，为了分析核材料反应情况并测定核爆炸威力，常用钻探手段从空腔获取核爆炸产物样品，因此，要有适合在某种岩体上钻探取样的钻机和钻探工艺，以保证在较短时间内取得合格样品。也可从爆区引出气体样品，进行放射化学分析。核试验从大气层转入地下，是核武器研究发展的必然要求，核武器国家都是在进行一定数量的大气层核试验后才转入地下试验的，而且一般都是先以平洞试验方式取得经验后，才逐渐发展到以竖井试验方式为主。