В КБ-11, как в научно-производственном центре, руководители особое внимание уделяли развитию теоретических и экспериментальных исследований, необходимых для создания новых образцов ядерного и термоядерного оружия. Об этом после успешного выполнения задач, связанных с первыми образцами атомных зарядов, Ю. Б. Харитон еще в марте 1952 года писал в своей докладной записке, адресованной руководству Первого Главного управления. Документ так и назывался: «О современном уровне советской ядерной физики и мероприятиях, необходимых для ее развития». Из текста видно, насколько ответственно и самокритично подходили ученые КБ-11 к оценке своих достижений в области теории, как тщательно они выверяли планы развития этих исследований.

При этом проведение все возрастающего числа ядерных взрывов и других экспериментов на внешних и внутренних полигонах, а также расширение серийного производства оставались ведущими направлениями деятельности КБ-11. Такой профиль предприятия диктовал необходимость наращивания собственных научных сил и производственных подразделений. В КБ-11 создавались исследовательские лаборатории теоретической и экспериментальной направленности, работать в них приезжали ученые с мировыми именами. Так, в 1950 году на объект прибыл с двумя своими аспирантами — А. Д. Сахаровым и Ю. А. Романовым — член-корреспондент АН СССР И. Е. Тамм. Еще раньше, в 1948 году, к работе приступил небольшой коллектив физиков-теоретиков под руководством Я. Б. Зельдовича. В состав этой группы исследователей входил и замечательный физик, доктор наук Д. А. Франк-Каменецкий. Работал по основной тематике специалист в области газодинамики Л. В. Альтшулер. Решали сложнейшие задачи ученые широкого профиля, действительные члены АН СССР Н. Н. Боголюбов и М. А. Лаврентьев. Эти и другие сотрудники академических институтов, известные своими работами мирового уровня и вне атомной отрасли, внесли в ее развитие очень большой вклад. Они сформировали на объекте традиционно сильные школы физиков-теоретиков и математиков-вычислителей.

Росла и укреплялась конструкторская и производственная база КБ-11, для формирования кадрового состава которой отбирались лучшие технологи, инженеры и рабочие крупнейших заводов и КБ страны.

После успешных испытаний атомных зарядов в 1949 и 1951 годах и термоядерного устройства РДС-бс в 1953 году стало ясно, что КБ-11 — не просто объект, первичной задачей которого являлась разработка опытных образцов ядерных зарядов, а институт сложного профиля, сочетающий в своей деятельности и смелые теоретические разработки, и их практическую реализацию. Более того, в составе этого института имеются предприятия, обладающие возможностью серийно выпускать основные элементы ядерных вооружений. Значит, этот объект должен превратиться в мощное научно-техническое объединение, ответственное за создание важнейших составляющих ядерного щита страны. Здесь, в КБ-11, ученые, инженеры и рабочие должны были придумывать, проектировать, воплощать в реальность и выпускать серийно боевое оснащение ядерного оружия.