В 1956 году КНДР и СССР подписали договор о подготовке северокорейских специалистов-атомщиков. В 1959 году Пхеньян заключил договоры о сотрудничестве в области мирного атома с СССР и КНР и начал сооружение исследовательского центра в Йонбене, где в 1965 году был установлен советский реактор ИРТ-2000 мощностью 2 МВт. Работы по созданию ядерного оружия начаты в 1970-е годы. В 1974 году КНДР вступила в МАГАТЭ и обратилась за помощью в создании ядерного оружия к КНР; специалисты из КНДР были допущены на китайские полигоны.
12 декабря 1985 года КНДР подписала Договор о нераспространении ядерного оружия (ДНЯО). С июня 1992 года на атомных объектах страны начались инспекции МАГАТЭ. Однако на ряд объектов инспекторов не пустили, что привело к скандалу и объявлению КНДР о выходе из ДНЯО 12 марта 1993 года. 13 июня 1994 года Северная Корея вышла из МАГАТЭ. 21 октября 1994 года КНДР и США подписали соглашение о замораживании северокорейской ядерной программы в обмен на поставки мазута и помощь в строительстве АЭС.
Когда в 2002 году пришло время поставить в КНДР легководородные реакторы, США, обвинив КНДР в обогащении урана (в конце 1990-х годов Пхеньян приобрел у Пакистана 2-3 тыс. установок для обогащения в обмен на ракеты средней дальности Nodong), заявили об отказе от помощи стране в атомной сфере. 12 декабря 2002 года Пхеньян официально объявил о возобновлении ядерной программы. К концу 2002 года в КНДР, по данным ЦРУ, накоплено от 7 до 24 кг оружейного плутония. 10 января 2003 года КНДР официально вышла из ДНЯО.
6 января 2004 года Пхеньян вновь заявил о готовности заморозить ядерную программу в обмен на отмену санкций и удаление из американского списка стран-изгоев. С 23 февраля 2004 года начались переговоры по ядерной программе КНДР с участием КНР, США, России, Южной Кореи и Японии. 12 сентября 2004 года на севере страны произошел мощный взрыв, который многие приняли за испытания ядерного заряда. В январе 2005 года замглавы МИД КНДР Ким Ге Гван на встрече с американским конгрессменом Куртом Уэлдоном заявил, что у страны есть ядерное оружие. 10 февраля МИД КНДР заявил о выходе из шестисторонних переговоров, обвинив США во враждебном отношении. 26 июля КНДР вернулась к переговорам, в ходе которых 31 августа потребовала от США завершить строительство двух АЭС в обмен на свое возвращение в ДНЯО. С 2004 года прошло четыре раунда шестисторонних переговоров, однако конкретных договоренностей не достигнуто из-за отказа США признать право КНДР на мирную ядерную программу.