从1958年10月起，苏、美、英三国在日内瓦举行关于停止核试验的谈判，久久未能达成协议。在中、苏关系恶化和法国核试验成功后，美、苏立场逐渐接近。1963年6月，苏联表示愿意考虑美、英1962年提出的部分禁止核试验的条约草案。同年7月，苏、美、英三国在莫斯科开始举行会谈。7月25日三国在莫斯科草签，8月5日在莫斯科正式签字。此后，约有100个国家加入这一条约。1963年10月10日，条约生效。中、法等国当时没有参加。

苏联外交部长A.A.葛罗米柯签署条约

条约由序言和5项条文组成。主要内容是：缔约各国保证在其管辖或控制下的大气层、外层空间或水下（包括领海或公海）禁止进行任何核武器试验爆炸或任何其他核爆炸，但不禁止地下核试验；条约无限期有效，但缔约国如断定条约危及本国利益时可以退出条约。条约签订时，美苏已不再需要进行大气层试验；而其他国家在当时的技术条件下如不进行此类试验，则因无法改进技术而不能直接进行地下核试验，进而发展自己有限的战略防御力量。美苏企图以此来巩固核大国垄断地位，限制其他国家发展核武器。条约签订后，美苏频繁进行地下核试验，继续进行核军备竞争。