การก่อสร้างโรงงานเริ่มขึ้นในปี 1958 โดยได้รับความช่วยเหลือจากฝรั่งเศสตาม ข้อตกลง พิธีสารเซฟร์^{[ 12 ] [ 13 ]}การก่อสร้างโรงงานเป็นไปอย่างลับๆ และอยู่นอกเหนือขอบเขตการตรวจสอบขององค์การพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศ^{[ 14 ]}เพื่อรักษาความลับ เจ้าหน้าที่ศุลกากรฝรั่งเศสได้รับแจ้งว่าส่วนประกอบที่ใหญ่ที่สุดของเครื่องปฏิกรณ์เช่น ถังปฏิกรณ์ เป็นส่วนหนึ่งของโรงงานผลิตน้ำจืดที่ส่งไปยังละตินอเมริกา^{[ 15 ]}ประมาณการค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างแตกต่างกันไป ตัวเลขที่เชื่อถือได้เพียงอย่างเดียวมาจากชิมอน เปเรสเอง ซึ่งเขียนไว้ในบันทึกความทรงจำปี 1995 ของเขาว่า เขาและเดวิด เบน-กูเรียน ได้รวบรวมเงิน 40 ล้านดอลลาร์สหรัฐ "ครึ่งหนึ่งของราคาเครื่องปฏิกรณ์ ... [จาก] เพื่อนของอิสราเอลทั่วโลก" ^{[ 16 ]}จากข้อมูลนี้ จึงสามารถสรุปได้ว่าค่าใช้จ่ายในการก่อสร้างอยู่ที่ประมาณ 80 ล้านดอลลาร์สหรัฐ หรืออาจใกล้เคียงกับหนึ่งพันล้านดอลลาร์ในปี 2023 เมื่อปรับตามอัตราเงินเฟ้อแล้ว^{[ 17 ]}

เครื่องปฏิกรณ์ Dimona เริ่มทำงาน ( วิกฤต ) ในช่วงระหว่างปี 1962 ถึง 1964 และด้วยพลูโทเนียมที่ผลิตได้ที่นั่นกองกำลังป้องกันประเทศอิสราเอลน่าจะมีอาวุธนิวเคลียร์ชุดแรกพร้อมใช้งานก่อนสงคราม六วัน^{[ 18 ]}

ในปี 2021 มีรายงานว่าจากภาพถ่ายดาวเทียม พบว่าโรงงานกำลังอยู่ระหว่างการขยายตัวครั้งใหญ่ การก่อสร้างใหม่คาดว่าจะเริ่มขึ้นในช่วงปลายปี 2018 หรือต้นปี 2019 ^{[ 19 ] [ 20 ]}โดยมีขนาด 140 เมตร x 50 เมตร ในบริเวณใกล้เคียงกับเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์และโรงงานแปรรูป^{[ 21 ]}

เมื่อหน่วยข่าวกรองของสหรัฐอเมริกาค้นพบวัตถุประสงค์ของสถานที่ดังกล่าวในช่วงต้นทศวรรษ 1960 รัฐบาลสหรัฐฯ ได้ขอให้อิสราเอลยินยอมให้มีการตรวจสอบระหว่างประเทศ อิสราเอลตกลง แต่มีเงื่อนไขว่าต้องใช้ผู้ตรวจสอบจากสหรัฐฯ แทนที่จะเป็นองค์การพลังงานปรมาณูระหว่างประเทศและอิสราเอลจะได้รับแจ้งล่วงหน้าเกี่ยวกับการตรวจสอบทั้งหมด ตามเอกสารที่เปิดเผยของรัฐบาลจอห์นสันอิสราเอลเปิด Dimona ให้สหรัฐฯ ตรวจสอบในเดือนมกราคม 1965 ^{[ 4 ]}

มีการกล่าวอ้างว่าเนื่องจากอิสราเอลรู้กำหนดการเยี่ยมเยียนของผู้ตรวจสอบ จึงสามารถปกปิดการผลิตอาวุธนิวเคลียร์อย่างลับๆ และหลอกลวงผู้ตรวจสอบได้ โดยการติดตั้งกำแพงปลอมชั่วคราวและอุปกรณ์อื่นๆ ก่อนการตรวจสอบแต่ละครั้ง^{[ 22 ]}ในที่สุดผู้ตรวจสอบก็แจ้งรัฐบาลสหรัฐฯ ว่าการตรวจสอบของพวกเขานั้นไร้ประโยชน์ เนื่องจากข้อจำกัดของอิสราเอลเกี่ยวกับพื้นที่ของโรงงานที่พวกเขาสามารถตรวจสอบได้ ในปี 1969 สหรัฐฯ เชื่อว่าอิสราเอลอาจมีอาวุธนิวเคลียร์^{[ 23 ]}และยุติการตรวจสอบในปีนั้น^{[ 24 ]}

มีรายงานว่าเครื่องบินเจ็ตที่ไม่ทราบที่มาได้บินผ่านเหนือโรงงานปฏิกรณ์ก่อนสงคราม六วันในปี 1967 ในขณะนั้นเชื่อกันว่าเครื่องบินที่เกี่ยวข้องคือเครื่องบินMiG-21 ของกองทัพอากาศอียิปต์ แม้ว่าหนังสือที่เป็นข้อถกเถียงในปี 2007 จะอ้างว่าแท้จริงแล้วเป็นเครื่องบินลาดตระเวนMiG-25 ของโซเวียต [ ^{25 ] ใน}ช่วงสงครามเดียวกันนั้น เครื่องบินรบของอิสราเอลที่ได้รับความเสียหายจากการโจมตีทางอากาศเหนือจอร์แดนถูกยิงตกโดยระบบป้องกันภัยทางอากาศที่ปกป้องโรงงานหลังจากบินล้ำเข้ามา ทำให้กัปตันโยรัม ฮาร์ปาซ นักบินเสียชีวิต^{[ 26 ]}

เชื่อกันว่าการผลิตหัวรบนิวเคลียร์เต็มรูปแบบเริ่มขึ้นในปี พ.ศ. 2509 โดย เชื่อกันว่า กองกำลังป้องกันประเทศอิสราเอลมีหัวรบนิวเคลียร์ที่ใช้งานได้มากถึง 13 หัวรบภายในปี พ.ศ. 2510 ^{[ 27 ]}

ในปี 1986 มอร์เดชัย วานูนูอดีตช่างเทคนิคประจำโรงงานนิวเคลียร์ดิมอนา ได้หลบหนีไปยังสหราชอาณาจักรและเปิดเผยรายละเอียด โครงการ อาวุธนิวเคลียร์ ของอิสราเอลต่อสื่อมวลชน เขาได้อธิบายถึงวัตถุประสงค์ของอาคารแต่ละหลัง และยังเปิดเผยถึงสิ่งอำนวยความสะดวกใต้ดินที่เป็นความลับสุดยอดซึ่งอยู่ใต้โรงงานโดยตรง หน่วยข่าวกรองลับของอิสราเอลอย่าง มอสสาดได้ส่งสายลับชื่อเชอริล เบนทอฟ (นามสกุลเดิม ฮานิน) ไปล่อลวงวานูนูไปยังอิตาลี ที่นั่นเขาถูกจับกุมโดยสายลับมอสสาดและลักลอบนำตัวกลับอิสราเอลโดยเรือบรรทุกสินค้า จากนั้นศาลอิสราเอลได้พิจารณาคดีเขาอย่างลับๆ ในข้อหาทรยศและจารกรรมและตัดสินจำคุกเขาเป็นเวลาสิบแปดปี ในขณะที่วานูนูถูกจับกุมเดอะไทมส์รายงานว่าอิสราเอลมีวัสดุสำหรับระเบิดไฮโดรเจน ประมาณ 20 ลูก และระเบิดฟิสชัน 200 ลูกภายในปี 1986 ในช่วงต้นปี 2004 วานูนูได้รับการปล่อยตัวจากเรือนจำ และถูกควบคุมตัวภายใต้ข้อจำกัดที่เข้มงวดหลายประการ เช่น การไม่ได้รับหนังสือเดินทาง การจำกัดเสรีภาพในการเคลื่อนไหว และการจำกัดการติดต่อสื่อสารกับสื่อมวลชน นับตั้งแต่ได้รับการปล่อยตัว เขาถูกจับกุมและถูกตั้งข้อหาหลายครั้งเนื่องจากละเมิดเงื่อนไขการปล่อยตัว^{[ 28 ] [ 29 ]}

มีการรายงานถึงข้อกังวลด้านความปลอดภัยเกี่ยวกับเครื่องปฏิกรณ์ที่มีอายุมากกว่า 55 ปี ในปี 2547 ทางการอิสราเอลได้แจกจ่าย ยาเม็ด โพแทสเซียมไอโอไดด์^ให้กับผู้อยู่อาศัยหลายพันคนในบริเวณใกล้เคียงเพื่อเป็นการป้องกัน ในกรณีที่มีการปล่อยไอโอดีนกัมมันตรังสี-131 ^[ 30 ^]

ในเดือนมกราคม พ.ศ. 2555 รายงานข่าวระบุว่าคณะกรรมการพลังงานปรมาณูแห่งอิสราเอลได้ตัดสินใจปิดเครื่องปฏิกรณ์เป็นการชั่วคราว โดยอ้างถึงความเปราะบางของสถานที่ต่อการโจมตีจากอิหร่านเป็นเหตุผลหลักในการตัดสินใจ^{[ 31 ]}ในเดือนตุลาคมและพฤศจิกายน พ.ศ. 2555 มีรายงานว่าฮามาสได้ยิงจรวดใส่ดิมอนาและ/หรือศูนย์วิจัยนิวเคลียร์เนเกฟ^{[ 32 ] [ 33 ]}ในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2557 ฮามาสได้ยิงจรวดอีกครั้งไปยังพื้นที่โดยรอบเครื่องปฏิกรณ์ แต่โรงงานไม่ได้รับความเสียหายจากการโจมตีใดๆ^{[ 34 ]}ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2564 ขีปนาวุธพื้นสู่อากาศของซีเรียตกในบริเวณใกล้เคียง^{[ 35 ]}

ในเดือนเมษายน พ.ศ. 2559 หอจดหมายเหตุความมั่นคงแห่งชาติ ของสหรัฐอเมริกา ได้เปิดเผยเอกสารจำนวนมากตั้งแต่ปี พ.ศ. 2503 ถึง พ.ศ. 2513 ซึ่งมีรายละเอียดเกี่ยวกับความคิดเห็นด้านข่าวกรองของอเมริกาที่เกี่ยวข้องกับความพยายามของอิสราเอลในการปกปิดวัตถุประสงค์และรายละเอียดของโครงการนิวเคลียร์ เจ้าหน้าที่อเมริกันที่เกี่ยวข้องกับการหารือกับนายกรัฐมนตรีเดวิด เบน-กูเรียน ในขณะนั้น และเจ้าหน้าที่อิสราเอลคนอื่นๆ เชื่อว่าประเทศดังกล่าวให้ "การปกปิดที่ไม่เป็นความจริง" เกี่ยวกับเจตนาที่จะสร้างอาวุธนิวเคลียร์^{[ 36 ]}

ในเดือนมีนาคม พ.ศ. 2569 สหรัฐฯ ได้โจมตีโรงงานนิวเคลียร์นาตันซ์โดยใช้ ระเบิดทำลาย บังเกอร์เพื่อโจมตีสถานที่ดังกล่าวในระหว่างสงครามอิหร่าน พ.ศ. 2569 [ ^{37 ] เพื่อ}ตอบโต้ อิหร่านได้โจมตีดิมอนา ทำให้มีผู้บาดเจ็บอย่างน้อย 47 คน อิหร่านกล่าวว่าเป้าหมายคือโรงงานดิมอนา^{[ 38 ] [ 39 ]}