前苏联的奥伦堡草原因与西欧地形相似而被选为核战争演习的地点。这次核战演习中共有212支部队4.5万名官兵参加，其中士兵3.9万人，军官、将军和元帅共6000名，住宿营地蔓延达42公里。演习准备工作就持续了近3个月，演习完全按照实战要求进行，挖了数千公里的战壕、反坦克沟，修筑了数百个永久火力点、临时火力点和地下掩蔽所。
距离爆炸中心5-6公里的博戈达诺夫卡村和费多罗夫卡村，由克格勃部队组织，临时疏散到50公里外的地方，实际上即使是50公里对避免核辐射来说也是不可能的，核辐射在未来的几十年间也影响了这些群众的生命安全。
演习全部准备工作也是是在火炮轰炸掩护下按照实战环境特征进行的，数百架飞机轰炸预定地段。核战演习开始前的1个月，每天都有图-4轰炸机向演习预定的爆炸中心投掷250公斤重的炸弹模型。参加演练的飞行员向预定的目标投掷炸弹模型，误差不许超过500米，因为周围部署有部队。
核爆炸后的多兵种合成演习
前苏联高级军事领导在演习前3天开始陆续飞抵托茨基战地机场，其中包括元帅华西里耶夫斯基、罗科索夫斯基、科涅夫、马林诺夫斯基，还有华约国家的国防部长。
演习前一天，赫鲁晓夫总书记、国防部长布尔加宁和核武器制造者库尔查托夫来到了托茨基。朱可夫元帅被任命为演习总指挥，在白色十字标志的爆炸中心周围部署了大量战斗装备：坦克、飞机、装甲运输车，堑壕里和地面上还有作为实验参考的活体生命：羊、狗、马、牛。目的是采集核爆中心的各种数据，监测相关的装备的抗击能力。
9月14日，两名图-4轰炸机飞行员全部准备完毕，每架飞机上都挂载了原子弹。库特尔切夫少校接到了起飞命令，投弹手是科科林大尉，第二飞行员是罗缅斯基，领航员是巴别茨，两架米格-17歼击机和1架伊尔-28轰炸机陪同升空，分别进行护航、气象侦察和录像工作。
图4轰炸机
普季夫利斯基回忆道：“9月14日凌晨4点，我们被警报声惊醒，天气晴朗，平静，天空没有云彩。我们乘汽车来到政府观察台前，坐在沟壑前拍照。第一次警报在核爆炸前15分钟响起，爆炸前10分钟传来第二次警报，我们冲出汽车，冲入事先准备好的掩体，按照事前所教的那样，身体下趴，头冲向爆炸一方，闭上眼睛，手放在头后面，张开嘴。当最后一次警报响过后，远处传来地狱般的轰响声，时间定格在9点33分。”
档案记载当时图-4轰炸机是在二次俯冲时从8000米高空投掷下一颗原子弹，这枚代号为“塔季扬卡”的钚弹威力为4万吨当量，是美军在日本广岛上空投下的原子弹的数倍。托茨基演习中的“塔季扬卡”在距离地面350米的空中爆炸，偏离预定爆炸中心西北方向280米。
最为不幸的是，在最后时刻风向突然变化，辐射云没有吹向预定的没有人烟的草原，而是直接冲向了奥伦堡市及更远的克拉斯诺雅尔斯克地区，这就是后来几十年内这一地区核污染的重要原因，也是民间损失无法计量的原因。时任营长的科扎诺夫讲述称，核爆炸5分钟后，炮火准备开始，随后轰炸航空兵开始攻击，各种口径的火炮、迫击炮、“喀秋莎”火箭炮、自行火炮、坦克火炮等一齐开火，1公里面积内的火力密度远远超过了攻占柏林时的水平。
