Kā fiziķis piedalījās padomju ūdeņraža bumbas izstrādāšanā un bija viens no galvenajiem tās radītājiem.[2] 50. gadu beigās Saharovs sāka pievērsties idejai par kodolieroču izmēģinājumu ierobežošanu. 1967. gadā viņš rakstīja vēstuli PSRS valdībai, cenšoties pārliecināt to par nepieciešamību kopā ar ASV atteikties no ballistisko raķešu izmantošanas aizsardzības stratēģijā. Valdība šo vēstuli ignorēja. Pamazām Saharovs kļuva par padomju režīma kritiķi. 1970. gadā viņš bija viens no PSRS Cilvēktiesību komitejas dibinātājiem. No 1980. gada līdz 1986. gadam kopā ar sievu Jeļenu Bonneri pavadīja trimdā Gorkijā (tagad Ņižņijnovgoroda).[3]