自光明星3号的发射计划公布之后，国内外对朝鲜下一步的举动表现出很大的忧虑。从以往的先例来看，一些非常具有说服力的观点认为朝鲜可能最终会走上核试验的道路。因为朝鲜在2006年和2009年分别进行了两次远程导弹发射，之后立刻投入了核试验，以追求“核武器开发体系”的完整性。

朝鲜于2006年7月进行了大浦洞2号的发射试验，之后仅过三个月就进行了第一次核试验。2009年也是在4月5日发射了光明星2号一个月后就强行进行了第二次核试验。分析认为，作为企图成为拥核国，与美国进行裁军谈判的朝鲜，现在依然充分存在这样的可能性。再加上4月15日是进入朝鲜号称的“强盛大国”元年的日子，在“思想强国”、“经济强国”和“军事强国”这三者中，唯一有实现可能性的只有军事强国了。成为核强国将达到这一目标的顶峰。

外交安保研究院教授尹德敏称：“发射光明星3号既是金正恩体制确立的礼炮，也可以看成是对美协商的王牌，但最重要的在于其对朝鲜核开发体制完成过程中存在的意义。”将核弹头小型化的核试验与搬运核弹头的远程导弹可以说是一整套的。这就是为什么尹教授会认为“导弹发射1~2个月后有可能进行核试验”的原因。

另外，韩国政府还特别关注此次导弹发射场所——铁山郡东仓里基地。该基地位于核设施密集的宁边附近，核武器制造和搬运设施位于同一地区让人不得不怀疑。

另一方面，统一研究院高级研究委员朴英镐则认为进行核试验的可能性较小。他表示：“从朝鲜主张‘用于和平的宇宙开发技术并未违反同美国的协商内容’这一情况看来，如果朝鲜一旦进行核试验，就没有可以逃避的名分了。”但朴研究委员还分析称，若国际社会就导弹发射给予过多压力，情况可能会有所改变。他表示：“中国与俄罗斯都表明了和朝鲜不同的想法，对此次事件采取了严正应对的态度，再加上国际社会若推进新的联合国安理会决议，将不排除朝鲜进行核试验的可能性。”

尹教授还称：“朝鲜会以联合国安理会的责难以及美国中断营养援助为由进行核试验。从发射导弹到核试验的一系列过程就是作为核持有国强化对美协商资本的过程。”