两人与部里领导一起讨论了他们的结果，并说服刘西尧副部长（当时是常务副部长）给“冷试验”连队下命令。1966年5月9日，轰-6中程轰炸机空投含有锂-6的20万吨-30万吨TNT爆炸当量的铀装置进行的实验，证明“加强型装置”是可行的。这次试验主要是解决热核材料的性能问题，而后在1966年12月28日进行的试验，检验了“热核爆炸的基本原理”，使用的是30万吨-50万吨当量的铀-锂装置。这两次爆炸证明了“邓-于理论方案”是正确的。因试验成功，所以15人专门委员会决定直接进行多级热核弹的试验，终于在1967年6月17日进行了300万吨当量的热核装置试验。（《中国制造原子弹》，美国斯坦福大学出版社，1988）
而这个时候，距离我国第一颗原子弹爆炸成功仅仅两年零八个月（1964年10月-1967年6月）。中华人民共和国又创造了一个奇迹，她从制成原子弹到制成氢弹的时间差比世界上其他核大国要短得多。换句话说，她在此项科研攻关上显示出来的力量之强至少是丝毫不亚于外国人的。
然而就在这个时候，发生了“文化大革命”。这一场浩劫的到来使他们已经看见的光明被蒙上一层厚厚的阴云。邓稼先受到的冲击是先从家里开始的。1966年，那时候由于党内被诬陷为有一个资产阶级司令部，曾经为老百姓办过许多好事的北京市委垮了台，成了所谓的黑帮。跟着北京各大学的党委全部被解散，书记们都成了“黑帮分子”或“走资派”。邓稼先的妻子许鹿希当时是北京医学院的讲师，但是也同时担任着一个系的党总支委员会书记的职务。在劫难逃，她很快便遭受到那些叫嚷着“踢开党委闹革命”的人的折磨。不久，他们心爱的女儿也被下放到了内蒙古建设兵团。她那时还不满15岁，便离开父母的关照而孤身“出塞”了。到兵团去，固然也能得到锻炼，但对于14岁的女孩子来说毕竟过早了一点。她去的内蒙古草原一切方面都和北京的环境差别极大，这不能不使父母揪1967年摄于新疆核试验场区，地面上有枯干千年的树木右起：刘柏罗、邓稼先、警卫员、郭永怀、彭桓武、王淦昌心。邓稼先对此也无可奈何！一次，稼先从基地回到北京，妻子和女儿都不在家里，他把住在爷爷家里的儿子接回，爷儿俩没有什么去处，只好站在平时极目远眺一抒情怀的晒台上换换空气，不过心里是很沉闷的。他一家四口人，分别待在四个地方。不能说这些事不分他的神，不碰撞他的心。任何人都免不了要受影响的，何况对于他这个一生都最重感情的人呢！这一切带来的烦恼和沉重的心情，邓稼先终于还是摆脱了。因为他从事的充满了希望的氢弹研制工作受阻是压在他心上更沉重更有分量的东西。
不久以后，作为中国国防的重要基地也和当时中国其他地方一样，未能逃脱十年动乱的劫难，九院也失去了安定的工作环境。人们成立了群众组织，分成几派互相对吵、对打。研制氢弹要做的各种工作都因此而停顿下来。邓稼先，这个曾被看作书呆子的科学家，在复杂环境下显示出了他的才略，他挺身出来说服对立的两派群众组织携起手来为制造氢弹出力。这时，他灵活机智地处理问题的能力几乎像个政治家。尽管他以前根本不把心思用在这些方面，可一旦形势有此需要，他对这些问题也很会应对。他向两派群众分头游说：“要加快速度，我国的第一颗氢弹要抢在法国人之前爆炸！这是周总理同意的。”当时，这是能打动有爱国热情的群众之心的口号。他的游说工作之所以能产生效果，还因为他在群众中，在科技人员、干部和工人中都有很好的“人缘”，这是他的威望，群众信服他，尊敬他。在混乱中，人们动手干起科研来了，并且把“抢在法国人之前爆炸第一颗氢弹”当成了口号，以鼓舞干劲。这同样是一个奇迹。不是亲身经历过“文革”的派性对立环境的人，很难体会到对立的、无休止地叫骂的两派能在科研工作上这样快地配合起来一块儿干是一件多么困难的事。
邓稼先他们不顾一切地忙碌着，并且在困难的环境里取得了极为显着的成果。制造氢弹的工作节节进展，终于在1967年6月17日，我国第一颗氢弹的火球升腾在罗布泊的上空。这颗高挂在天空的金红色大火球使离爆心点400米处的钢板熔化，水泥构件的表面变为玻璃体，14公里外的砖房被吹散。当地的维吾尔族老人说：“不得了！新疆出了两个太阳！”但是，制造第二个太阳的功臣们也未能逃脱“文革”的冲击。氢弹爆炸成功，邓稼先早已遭到的家庭劫难所带来的痛苦，似乎此时才一点一点地浸入他的心中。他因汇报成果回到北京，见到被红卫兵、造反派反复折磨的妻子。她已是一个失去往日的神采而瘦弱不堪的女子，不健康的脸色和瘦下来的面颊透着倦容，使她不像一个将近40岁的中年人。邓稼先的心里一阵酸楚，却又无能为力。
一桩桩不幸的事降临到邓稼先头上。1968年，三姐邓茂先突然含冤而死。邓稼先有一个最大的姐姐很小就去世了。他的大姐邓仲先实际上是二姐。但因为排行的大姐早逝，他们就习惯地叫仲先为大姐。但是不知什么原因，三姐茂先却仍然被称为三姐。三姐小时候是一位天真淳朴美丽的姑娘，一天到晚无忧无虑，生活中很顺利，没有受过多少磨炼，遇有劫难便难以承受。“文革”时，三姐夫被诬陷受迫害，使三姐这位齐白石老人的学生，喜好作画而不善说话的女子应付不了造反派的粗暴，在精神上乱了方寸。一天夜里因忘记开窗而致煤气中毒不幸逝世。在邓稼先早年去美国留学之前，三姐多次带他上街去买衣物，连他在船上用的牙膏都准备好。解放后，三姐去捷克回来，特意给他带来许许多多的洋玩意儿，他比三姐小8岁，在三姐的心目中永远是一个小弟弟。他见到三姐，也常常像小孩那样去亲吻她。现在，亲爱、漂亮的三姐突然就这样离去，他经受不住这种打击。三姐从捷克给他带来的那件浅黄色尼龙衬衣，今后他永远不会再穿了。
女儿长得很像邓稼先。他非常喜欢她。但她在不到15岁的时候，就到内蒙古乌拉特前旗、乌梁素海边。女儿在那里生活很艰苦，连队的粮食吃完了，他们曾连续吃一个星期的野菜糠窝头，干的却是挖水渠的重体力活。邓稼先在青海每当看见牧民们尾随着成群的牛羊从身边走过，就会想起女儿，因为她现在也在牧区，说不定也有一群牛羊被牧羊人驱赶着从她身边走过。但是她在其他方面都和自己这个做爸爸的不能比，她吃、住都差，而且还只有15岁。终于，他有一个出差的机会顺路去看望了一次女儿。女儿比以前懂事了，但是原先粗黑浓密的头发变得细而发黄，吃起他带去的肉罐头时狼吞虎咽。他就这样一直看着女儿把东西吃完，他忍受着心里的折磨，享受着这带着酸楚的会面。
不仅是家庭，厄运也开始降临到曾经作为保护对象的研制核武器的功臣们身上了。这个尖端机密研究院的一些高级专家和科研人员，被集中到青海一个基地办学习班。借口是他们的小试验中有三次在技术上没有测得预估指标。林彪集团的某些人一口咬定这是理论部里的反动学术权威在作祟，或者说干脆就是有反革命在搞破坏。他们敲着桌子对邓稼先喊着：“理论部冰冻三尺非一日之寒！”由于这次未达到指标的试验代号是515，他们就得意地摆出居高临下的姿态说：“要抓515，先抓516。”他们组织不明真相的工人群众来批判和围攻这些专家。
科学家的自由圈一步一步地在缩小。有一段时间，他们只能待在指定的房子里不能随便出去。看管最严的时候，门外有人守着，吃饭时由别人送进来，甚至连上厕所都有人盯着。但是，真正的压力不在这里，大科学家们不是政治盲。他们心里很清楚，只要说一句违心的话，他们自己可能解脱，但是比自己生命更重要的事业和许多好同事都将被毁掉。邓稼先顽强地顶着，他和于敏等天天商量对策。一方面是实事求是，在技术问题上毫不改口；另一方面在小问题上采取灵活的态度，在与核武器设计无关的小变动上，可以满足他们的要求。但关键之处是绝不退让的。此外，邓稼先不顾自身的危难，向工人群众反复讲明核试验的意义。每次小的试验可能成功也可能不成功，科学试验是允许失败的，失败了找到原因再改进，这就是失败是成功之母的道理。只有这样做，才能不断前进，不断提高。
他的坦率态度和忠诚于事业的心胸终于打动了一些工人，使他们转变了态度，从一味地围攻批判转到允许继续进行科学试验和办学习班同时进行。就在这个时候，还有一件不大不小的事情出来了。有位姓刘的女同志也在这里被办学习班，她忽然呕吐了，开始以为是高原反应，后来查出是怀孕，她想回北京家中，但是领导学习班的人不准假。已经自身难保的邓稼先此时毕竟还有他的职务和一点点指挥科研的权力，他果断地让这位刘同志回北京，他说：“我给你开条子。”就这样，小刘乘坐在卡车的驾驶室中离开了青海221基地。在车上她心里涌起一阵阵说不出来的感动，这情感把她的眼泪推出了眼眶。她明白老邓的处境也相当险恶，在这种时候不顾自身去为一个没有深交的同志承担那份不小的风险，一般人是不会干的。老邓是个平时胆小谨慎但为事业为别人的事胆子非常大的人，他对于和他共事的好同志都有很诚挚的同情心。小刘终于安全地回到北京，顺利生下一个女儿。在邓稼先逝世的那年，孩子16岁。
1971年夏天，批判、围攻加剧，邓稼先等人的处境越来越险恶了，他们沉着地应付一切。事有凑巧，似乎苍天有眼，就在这个时候邓稼先的老朋友杨振宁从美国经巴黎飞抵上海，首次回国探亲访问。下飞机后，他开列了朋友名单，要见的第一个人就是邓稼先。名单上报中央，邓稼先立即被周总理召回北京见客。妻子见到受围攻已久的邓稼先时心里一咯噔，以往的稼先身高体大，两眼炯炯有神，像一个光华四射的豪杰；而眼前的稼先穿着一身旧灰制服和一双绿色的军便鞋，失去了往日的光彩，看上去心事重重。不久，林彪在温都尔汗机毁人亡，九院这批中国宝贵的科学家们的厄运才就此中止。
邓稼先及其一家在十年浩劫的头几年中，打击不能算小，但他性格的弹性强，一旦打击过去，很快便能一如既往，恢复常态。他从不灰心，更不会看破红尘，只要环境略有改善，他便去争取实现他的工作计划，向既定的目标前进。他对待挫折所带来的损失从来不停留于后悔、感叹、自寻烦恼的境地。而是损失的东西一定要想办法补回。用一切办法补救损失是他坚强性格的闪光之处。
1973年5月2日，邓稼先的父亲邓以蛰教授因病逝世。父亲在81岁高龄去世，一生平稳幸福。追悼会后，邓稼先作为长子，他低头用双手捧着父亲的骨灰盒，在家属行列最前面，稳步走向骨灰安放室。至此，他先后送走了在品质和学识上培养他成才并曾给予他以厚爱的父母双亲。人类就是这样一代一代地延续，下一代从上一代那里汲取营养。
1976年1月，邓稼先奔赴大西北去进行又一次核试验。列车穿行在黄土高原上。突然车厢里的播音器响起了哀乐，因为这种事不算罕见，开始大家并不很在意。但是当乘客们听到播音员用“沉痛地宣告”：几个字的时候，大家都静了下来。讣告念得很慢：中国共产党中央委员会委员、中央政治局委员、中央政治局常委……每个职务之间停顿的时间比较长，让人们的紧张心情一个台阶一个台阶地升上去。最后是中华人民共和国国务院总理周恩来……邓稼先压不住从心里涌上来的惊愕和悲痛，一下子痛哭失声。
邓稼先想到了他初次见到周总理的情景。在一次核试验前，他去向周总理汇报。他有点紧张，说起话来有点哆嗦。周总理笑了，他说：“稼先同志，我们都是上了年纪的人，有高血压，你这么一哆嗦，就把我们的血压给哆嗦上去了。”听了这话，邓稼先马上就放松下来，整个会议室的气氛也轻快了。
曹应旺同志在《周恩来和邓稼先》一文中这样写道：“在研制原子弹、氢弹中，邓稼先经常出入中南海和人民大会堂，多次向周总理汇报工作，多次当面接受周总理的决定或命令。”邓稼先想起了1965年5月30日周总理主持的那场“庆功酒会”。1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功。不到8个月，1965年5月14日，我国成功地进行了第一次由飞机投掷的原子弹空中爆炸试验，这标志着中国有了可用于实战的核武器。核航弹空爆试验成功之后，周总理派专机去西北，把参加首次原子弹爆炸试验和这次核航弹空爆试验的核武器研制和试验部门的负责人、科学家、技术专家及投弹机组的代表接到北京。5月30日，邓稼先等人一进入人民大会堂，就受到周恩来、林彪、邓小平、陈毅、贺龙、聂荣臻、罗瑞卿等中央领导人以及国务院和总部有关负责人的热烈欢迎。周总理一边和大家握手，一边歉疚地说：“大家辛苦了。去年10月，本来应该和大家见面的，因为忙，延迟到现在，真对不起。这次空爆成功，计划圆满完成，老总们很高兴，都要来见见有功之臣。”老帅们朗朗笑道：“是来喝庆功酒啊！”
1965年5月30日，周恩来总理在人民大会堂主持庆功酒会。庆祝1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功和1965年5月14日第一次用飞机投掷、在空中爆炸的原子弹成功。