胡仁宇前后参加过6次国家核试验,并且每次试验都自始至终亲临条件十分艰苦的现场。1964年10月16日,中国研制的第一颗原子弹爆炸成功,作为科研室负责人的胡仁宇,亲自参加了这次试验,并担任了作业队其中一个小组的指挥。他和他的同事们研制的核心部件,成功地装配在第一颗原子弹上。此后,他又转入氢弹技术的实验工作,担任了实验室副主任的职务,在当时部级的负责人中,他是最年轻的一个。
1971年,胡仁宇随整支科研队伍调往四川基地,担负九院(核武器研究设计院)二所的科技领导重担,负责筹建惯性约束聚变实验室。1981年,他又被国防科工委聘为近区物理测量组负责人。他组织了科技人员探索新的测试原理和方法的研究,对提高快速脉冲辐射场测试技术作出了突出的贡献。