Ballistische Raketen und Marschflugkörper wurden von der Arktis bis zum Fernen Osten Russlands abgeschossen, so der Kreml.
Die USA wurden im Rahmen des New-Start-Waffenabkommens über die Übung informiert.
Die Raketenstarts fanden statt, als Russland unbegründete Behauptungen aufstellte, die Ukraine plane den Einsatz einer "schmutzigen Bombe".
Eine "schmutzige Bombe" ist ein mit radioaktivem Material vermischter Sprengsatz, und die russischen Behauptungen wurden von den westlichen Ländern weitgehend als falsch zurückgewiesen.
Kiew warnte, dass die Behauptungen darauf hindeuten, dass Moskau selbst einen solchen Angriff vorbereiten könnte.
Die letzte russische Atomübung fand fünf Tage vor dem Einmarsch in die Ukraine statt.
Im Vorfeld der jüngsten Übung wiesen Militärs in Washington darauf hin, dass die Russen mit der Benachrichtigung der USA ihren Verpflichtungen zur Rüstungskontrolle nachgekommen sind.
Die Nato veranstaltet ausserdem ihre eigenen Nuklearübungen unter dem Namen "Steadfast Noon" in Nordwesteuropa. Das westliche Verteidigungsbündnis teilte mit, dass bis Sonntag Trainingsflüge mit 14 Ländern über Belgien, Grossbritannien und der Nordsee stattfinden.
Russlands Übungen fanden vor dem Hintergrund einer schwächelnden Kampagne in der Süd- und Ostukraine statt.
Moskau hat Truppen in die wichtige südliche Stadt Cherson entsandt, um sie zu verteidigen. Russland hat Cherson in den ersten Tagen des Krieges eingenommen, ist aber in letzter Zeit durch den Vormarsch der ukrainischen Truppen unter Druck geraten.
Verteidigungsminister Sergej Schoigu sagte im russischen Fernsehen, das Ziel der Übung sei es, dass die militärische Führung "einen massiven Atomschlag der strategischen Nuklearstreitkräfte als Vergeltung für einen Atomschlag des Feindes" üben könne.
Eine ballistische Interkontinentalrakete des Typs Yars wurde vom Kosmodrom Plesetsk, etwa 800 km nördlich von Moskau, gestartet und eine ballistische Rakete des Typs Sineva wurde von der Barentssee zum abgelegenen Testgelände Kura in der Provinz Kamtschatka im Fernen Osten Russlands abgefeuert, so der Kreml.
Alle Raketen hätten ihre Ziele erreicht.
Präsident Putin wurde im russischen Fernsehen gezeigt, wie er sich ein Video des Starts ansah. Es wurde auch ein Video ausgestrahlt, in dem er auf einer Konferenz regionaler Geheimdienste seine Anschuldigungen über eine ukrainische schmutzige Bombe wiederholte.
Er wiederholte auch andere unbegründete Anschuldigungen, die Russland in den letzten Monaten gegen die Ukraine vorgebracht hatte, z. B. dass die Ukraine von den USA zu einem "Testgelände für militärische biologische Experimente" gemacht worden sei.
Der ukrainische Verteidigungsminister Oleksiy Reznikov sagte am Mittwoch, dass "meine persönliche Meinung ist, dass Putin keine Atomwaffen einsetzen wird". Unabhängig davon sagte er im US-Fernsehen, dass die ukrainische Gegenoffensive im Süden durch Regenwetter behindert worden sei.
In einer Ansprache an die Nation im September sagte Putin, dass sein Land über "verschiedene Vernichtungswaffen" verfüge und "alle uns zur Verfügung stehenden Mittel einsetzen" werde, und fügte hinzu: "Ich bluffe nicht."
Nach diesen Äusserungen sagte der EU-Aussenbeauftragte Josep Borrell: "Es ist ein gefährlicher Moment [im Krieg], weil die russische Armee in die Ecke gedrängt wurde und Putins Reaktion - die Drohung mit dem Einsatz von Atomwaffen - sehr schlimm ist.
