Серов присутствовал при первых испытаниях советской атомной бомбы на Тоцком полигоне (Оренбургская область) 13–17 июля 1954 г. Испытание проходило в рамках войсковых тактических учений (операция «Снежок») по отработке возможностей прорыва обороны противника в условиях нового времени. Считается, что Тоцкий полигон был выбран из-за схожести местности с типичным рельефом Западной Европы. Командовал учениями Г. Жуков, участие в них принимало 45 тыс. военнослужащих.
