根据中国国家地震局消息，9月3日11时30分，朝鲜（北纬41.35度，东经129.11度）发生6.3级地震，震源深度0公里；11时38分，朝鲜（北纬41.21度，东经129.18度）发生4.6级地震，震源深度0公里。经初步判断，朝鲜进行核试验。中国环境保护部（国家核安全局）已于11时46分立即启动朝核辐射环境相关应急预案，进入二级应急响应状态，第一时间已在东北边境组织开展辐射应急监测。​​​​​

朝鲜中央电视台9月3日称，朝鲜最高领导人金正恩下令进行了氢弹试验，氢弹试验已经取得了成功。朝中社9月3日报道称，朝鲜劳动党当天上午召开政治局常委会议，“金正恩亲自署名进行氢弹试验的命令”。 朝鲜核武器研究所3日发表声明称，平壤时间当天12点在朝鲜北部核试验场成功进行用作洲际弹道导弹（ICBM）弹头的氢弹试验。

不久后，中国外交部发表声明称，朝鲜民主主义人民共和国不顾国际社会普遍反对，再次进行核试验，中国政府对此表示坚决反对并予强烈遗责。

中国外交部在公开声明里称，实现朝鲜半岛无核化、维护核不扩散体系、维护东北亚和平稳定，是中方坚定立场，也是国际社会普遍意愿。中国强烈敦促朝方正视国际社会在半岛无核化问题上的坚定意志，切实遵守安理会相关决议，停止采取恶化局势、同时也不符合自身利益的错误行动，切实回到对话解决问题的轨道。中方将同国际社会一道，全面、完整执行安理会有关涉朝决议，坚定不移地推进半岛无核化目标，坚定不移地维护半岛和平稳定。

朝鲜这次核试验适逢中国、俄罗斯、印度、巴西与南非首脑于厦门出席金砖五国首脑峰会之际。BBC驻北京记者麦迪文（Stephen McDonell）指出，这已是平壤至少第三次在中国有重大外交活动之际举行核试验。

共同社称，据日本气象厅公布的分析结果显示，关于朝鲜核试验引发的地震，与2016年9月实施的上次核试验中观测到的地震相比，此次引起震动的能量至少是上次的10倍。

韩联社称，朝鲜前五次核试验的爆炸当量和引发的地震分别是1千吨和3.9级、3-4千吨和4.5级、6-7千吨和4.9级、6千吨和4.8级、1万吨和5.04级。其中威力最大的第五次核试验被视为增强型原子弹试验，此次人工地震震级为5.7，威力明显增强。

韩国国防部此前预测，朝鲜将在第六次核试验中试爆其所谓氢弹或增强型原子弹，炫耀更强威力。 韩国青瓦台国家安保室长郑义溶和美国国家安全顾问麦克马斯特（H.R. McMaster）3日紧急通电话，商讨朝鲜第六次核试验应对方案。

韩国外交部在当地时间9月3日下午发表政府声明，强烈谴责朝鲜当天进行的第六次核试验。声明表示，绝对无法容忍朝鲜不顾国际社会再三反对，强行进行核试验。朝鲜的持续挑衅只会带来外交上的愈加孤立以及经济上的制裁。声明明确呼吁朝鲜，只有坚持无核化才是其自身安保及经济发展的保障，呼吁朝鲜回到构筑半岛和平稳定的无核道路中来。

同一天，俄罗斯当地时间3日上午，俄罗斯外交部就朝鲜再次进行核试验发表声明，称俄罗斯密切关注朝鲜宣布于当天进行的“搭载洲际弹道导弹的热核爆炸试验”，并指出朝鲜此举是对联合国安理会相关决议以及国际法准则要求的公然藐视，应给予最强烈的谴责。令人遗憾的是，朝鲜领导层单方面采取了破坏全球防扩散体系的行动，对于朝鲜半岛和整个地区的安全构成严重威胁，继续这一方向的行动也将给朝鲜本身带来严重后果。对于目前的事态发展，各方应保持冷静，不要采取任何可能导致紧张局势进一步升级的行动。

俄罗斯外交部呼吁有关各方立即恢复对话和谈判，这是解决朝鲜半岛问题，包括朝鲜核问题的唯一可行途径。俄罗斯愿在该问题上共同努力，其中包括执行中俄共同制定的调解朝鲜半岛问题的“路线图。”

同日，欧盟外交与安全政策高级代表莫盖里尼发表声明，强烈谴责朝鲜3日进行的新一次核试验，声明称朝鲜再一次直接违反了联合国安理会的决议，并且违反了朝鲜的国际义务，朝鲜的这一举动完全让人无法接受。

莫盖里尼强调，欧盟的态度非常明确，朝鲜必须放弃核武器、大规模杀伤性武器和弹道导弹计划，并且立即停止所有相关活动。莫盖里尼表示，下周她将与相关国际机构负责人会谈并商讨解决方案，她强调朝鲜半岛无核化只能通过和平手段得以实现，欧盟愿与合作伙伴一起支持协商进程。

此外，北约秘书长斯托尔滕贝格也发表声明，强烈谴责朝鲜于当天进行的第六次核试验。 斯托尔滕贝格表示，北约担心平壤不稳定的行为模式，对区域和国际安全构成了威胁，他敦促朝鲜尊重国际义务，立即停止现有的核弹道导弹活动，放弃一切有助于紧张局势和不安全的威胁和行动，并重新与国际社会进行对话。