Pada tanggal 25 Mei 2009, Korea Utara melakukan uji coba nuklir kedua, menghasilkan ledakan yang diperkirakan antara 2 dan 7 kiloton. Uji coba tahun 2009, seperti uji coba tahun 2006, diyakini telah terjadi di Mantapsan, Kabupaten Kilju, di bagian timur laut Korea Utara. Ini ditemukan oleh gempa bumi yang terjadi di lokasi uji coba. Pada Februari 2012, Korea Utara mengumumkan bahwa mereka akan melakukan pengayaan uranium di Pusat Penelitian Ilmiah Nuklir Yongbyon dan tidak akan melakukan uji coba nuklir lebih lanjut sementara negosiasi produksi senjata nuklir yang melibatkan Amerika Serikat terus direvisi. Ini termasuk perjanjian moratorium jangka panjang terhadap hasil uji coba rudal Korea Utara. Selain itu, IAEA menerbitkan laporan Jerman yang menyatakan bahwa Korea Utara akan melakukan uji coba nuklir dengan kekuatan nuklir yang sama dengan Korea Utara pada tanggal 14 Februari 2012, sementara Badan Survei Sumber Daya Alam Amerika Serikat telah secara resmi menyatakan bahwa Korea Utara tidak akan melakukan uji coba nuklir dengan kekuatan nuklir yang sama dengan Korea Utara.
Mantapsan, Kabupaten Kilju