Первый полноценный испытательный запуск «Булавы» состоялся 27 сентября 2005 года. Ракета стартовала с АПЛ «Дмитрий Донской» в акватории Белого моря. Пролетев за 14 минут более 5 500 километров, снаряд успешно поразил цели на камчатском полигоне Кура.
Всего за время испытаний произведено 18 пусков, шесть из которых оказались неудачными, а еще два признаны частично успешными. Тем не менее в конце 2011 года Дмитрий Медведев, будучи Президентом РФ, объявил о том, что комплекс морских стратегических ядерных сил «Булава» будет принят на вооружение. В тот год все четыре испытательных пуска ракеты оказались успешными, и государственные испытания были признаны завершенными.
«Булава» способна нести 6-10 гиперзвуковых маневрирующих ядерных боеголовок. Каждая из них наводится индивидуально и способна менять траекторию полета по курсу и высоте. Боевые блоки достигают мощности 100-150 килотонн. Максимальная дальность полета ракеты – 8 000 метров. Стартует «Булава» как из глубины, так из надводного положения. Разработка Московского института теплотехники работает на твердом топливе, что повышает безопасность эксплуатации по сравнению с жидкостно-топливными ракетами.
В марте 2012 года российское военное ведомство распространило информацию о том, что в октябре-ноябре с борта стратегической атомной подводной лодки проекта 955 «Борей» «Александр Невский» будет произведено еще два пуска «Булавы». К тому времени закончатся ходовые испытания подлодки, и она в случае успешных испытаний также будет принята на вооружение.
Всего до 2020 года Министерство обороны планирует приобрести восемь подводных лодок проекта «Борей». Ракетоносцы смогут нести на борту от 16 до 20 снарядов. Таким образом, комплекс «Булава» должен лечь в основу морских стратегических ядерных сил России.