国連安保理は、北朝鮮が水爆実験を実施したと発表したことを受け、新たな決議に向けた作業を開始した。北朝鮮が水爆実験に関する声明を発表してから数時間後、１月１日から国連安保理の非常任理事国に加わった日本は、米国と共同で国連安保理の緊急会合の招集を要請した。国連安保理は、非公開の緊急会合を総括し、国連安保理の４つの決議に違反した北朝鮮を非難する声明を表し、北朝鮮に対する新決議に向けた作業を開始すると発表した。日本の吉川国連大使は、国連憲章第７章に従って一連の措置が検討される可能性があると伝えた。国連憲章第７章は、平和に対する脅威や破壊、侵略行為に関する行動を定めている。
ロシアのチュルキン国連大使は、ロシアは文書の作業を行う用意があると発表した。一方でチュルキン大使は、制裁には慎重な姿勢を示し、「制裁までにはまだ程遠い」と指摘した。
国連の潘事務総長も、北朝鮮の行動を激しく非難し、地域の安全を不安定化させるあらゆる実験を今後止めるよう呼びかけた。
一方で、北朝鮮が水爆実験に成功したと発表したことについて、これを疑問視する声も上がっている。朝鮮半島での実験に関する正確なデータを提供するのは、包括的核実験禁止条約機関。同機関のゼルボ事務局長は、国連で記者団に声明を表し、「出来事の本質について結論を出すためには数日を要する」と述べた。
セルボ事務局長によると、揺れは３０ヶ所の観測所で観測され、地震の規模はマグニチュード４．９だったという。なお２０１３年に北朝鮮が核実験を実施した際には、同じようにマグニチュード５．１の揺れが観測されている。
