从暂停试验到有限目标
1963年8月5日，苏联、英国、美国在莫斯科签署通常简称《部分禁止核试验条约》的协定，正式名称明确列出大气层、外层空间和水下三种环境。它回应了大规模核试验造成的放射性污染，也体现了核国家在保留部分试验能力的条件下限制竞争的尝试。
此前暂停试验的安排未能维持。美国能源部试验史报告记载，美国1958年开始暂停试验，苏联于1961年9月恢复试验，美国同月恢复地下试验。1963年7月9日，美国国家安全委员会讨论赴莫斯科谈判指示时，国务卿迪安·腊斯克把三种环境禁试定位为迈向全面禁试的一步，而非最终解决方案。
谈判、草签与正式签署
美国副国务卿威廉·埃夫里尔·哈里曼和英国枢密院议长兼科学大臣黑尔什姆勋爵于7月14日抵达莫斯科。次日，苏联部长会议主席尼基塔·赫鲁晓夫主持首轮会议；7月16日至25日，谈判继续由苏联外长安德烈·葛罗米柯参加。
具体争论涉及和平用途核爆炸是否例外，以及缔约国能否退出。哈里曼7月16日电报记录，苏方反对再设和平用途例外，美英则坚持必须有适当的退出条款。最终文本没有为和平用途留下豁免，却保留了退出制度。7月25日，三位谈判代表草签文本；8月5日，腊斯克、英国外相霍姆勋爵和葛罗米柯正式签署。草签确认谈判成果，尚未使条约生效。
禁止什么，留下什么
第一条要求缔约国在其管辖或控制的地方，禁止、防止并不自行进行大气层、外层空间和水下的核武器试验爆炸或任何其他核爆炸。水下范围包括领海和公海。缔约国也不得促成、鼓励或参与其他地方发生的同类爆炸，因此不能把活动移到境外便规避承诺。
地下试验没有被一概禁止，但也不是毫无限制：在其他环境发生的爆炸，只要造成放射性碎屑出现在有关国家领土界限之外，同样受到禁止。关键在爆炸环境和越境后果，不在于国家把它命名为军事试验还是和平工程。序言仍承诺寻求永久停止全部核试验。
参考：[1]
从国内同意到国际生效
第三条规定，条约必须经过三个原始缔约国批准，并交存批准书后生效。以美国为例，参议院1963年9月24日以80票对19票同意批准，约翰·肯尼迪总统10月7日签署批准书。这两个国内程序都不等于条约已经在国际层面开始生效。
10月10日，苏、美、英三国交存批准书，条约正式生效；三个政府同时担任保存机关。《联合国条约汇编》还记载10月15日的登记，登记日期另属联合国备案程序。其他国家可签署后批准，或在生效后加入；迟交批准书或加入书的国家，从交存之日起受约束。
短文本中的程序安排
条约只有五条，没有设立国际现场核查组织，也没有把全面裁军写成已完成的义务。第二条允许任何缔约国提出修正，至少三分之一缔约国要求时召开会议；通过及生效所需的多数必须包括全部三个原始缔约国。这使扩大禁止范围不仅需要更多国家支持，也离不开三国共同同意。
第四条把期限设为无限期，但允许一国认为与条约事项有关的非常事件危及其最高利益时退出，须提前三个月通知其他缔约国。三国联合声明还谈及互不侵犯安排等议题，却没有把这些谈话全部转化为本条约义务。禁试协议的范围因此比同期外交议程窄得多。
试验转入地下后的成效与局限
落实过程首先表现为试验方式的变化。美国能源部2015年汇编记载，自1963年6月起，美国进行的核试验均为地下试验，多数位于内华达。这一转变部分先于条约签署，不能把所有变化都算作10月生效当日产生的结果；它也说明签约没有使核试验整体结束。
联合国原子辐射效应科学委员会1993年报告指出，1963年后大气层试验频率显著下降，地下试验反而增多；全球大气层试验直至1980年才停止。报告肯定减少大气层试验对降低公众辐射照射的作用，同时记载部分地下试验曾因逸出或气体扩散释放放射性物质。因此，条约建立了重要的环境边界，却没有消除武器发展、试验场污染及进一步禁试谈判的需要。