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美国总统奥巴马发表声明，对朝鲜进行核试验予以强烈谴责。他说，朝鲜“极具挑衅”的举动破坏地区稳定，违反联合国安理会相关涉朝决议所规定义务，违背朝鲜在2005年9月六方会谈联合声明中所作承诺，同时增加核扩散风险。朝鲜核武器和弹道导弹计划对美国国家安全以及国际和平与稳定“构成威胁”，面对朝方“挑衅”，美方将保持警惕，美方对地区盟国的防务承诺不会动摇。美方将加强与联合国安理会等相关各方密切协调以采取“有力行动”。
俄罗斯外交部发表声明说，朝鲜再次不顾国际法规则、无视联合国安理会决议，进行了新的核试验。这种行为不符合国际社会通用标准，应该受到各方谴责。朝鲜应该停止非法行动，坚决遵守联合国安理会相关决议，完全放弃核计划和导弹计划，回归《不扩散核武器条约》和国际原子能机构。俄方希望，朝鲜此举不会被用作朝鲜半岛军事活动增加的借口。俄方呼吁有关各方采取克制态度，继续六方会谈进程。
日本首相安倍晋三发表声明称，朝鲜进行第三次核试验对日本的安全构成“重大威胁”，“严重损害”国际社会的和平与安全，与通过对话解决相关问题的努力“背道而驰”。日方对此无法容忍，向朝鲜方面提出严重抗议。当天早些时候，安倍表示，日本将就朝鲜进行核试验问题加强与相关国家合作，并将采取对朝鲜实施单独制裁等手段。
韩国总统外交安保首席秘书千英宇发表声明说，朝鲜在发射火箭后又强行进行核试验，是对联合国安理会决议的公然违反，是对朝鲜半岛以及东北亚和平与安全的“威胁”，是对国际社会的“正面挑战”。韩国绝不能容忍朝鲜拥有核武器，这是一贯而明确的原则。韩国将以联合国安理会主席国身份，与国际社会紧密合作促使朝鲜弃核。
联合国秘书长潘基文发表声明，说朝鲜进行第三次核试验“是对联合国安理会决议明显而严重的违背”，他对“这一深刻破坏稳定的行为所产生的负面影响”予以严重关切。
欧盟外交和安全政策高级代表阿什顿发表声明称，朝鲜进行核试验是对全球核不扩散机制的“公然挑战”以及对不从事核武器生产或实验这一国际义务的“完全违背”，欧盟再次敦促朝鲜以一种“完全的、可验证的和不可逆的”方式放弃核武器项目。
