При Нестеренко был построен полигон в составе: сооружение № 1 площадки № 2 — старт ракеты Р-7, в обиходе называемый площадкой № 1 (хотя настоящая площадка № 1 находилась в 2,5 километра от старта и была жилой площадкой строителей); сооружение № 2 площадки № 2 — подземный бункер (командный пункт, пункт подготовки и управления пуском ракеты Р-7); сооружение № 3 площадки № 2 — техническая позиция сборки и испытаний ракеты Р-7, головной части или ИСЗ, называемая монтажно-испытательным корпусом площадки № 2 (МИК-2). Недалеко строился МИК-2а. На площадке № 18, в полутора километрах от старта был построен измерительный пункт № 1 (ИП-1), подвижные станции которого обеспечивали телеметрические измерения в МИКе, на старте, на активном участке и части пассивного участка траектории полета ракеты. На 2-й площадке был построен жилой городок.
К МИКу и старту были подведены железная дорога от станции Тюра-Там и бетонная шоссейная дорога от жилой площадки № 10 (более 30 километров до 2-й площадки). Кроме того, по трассе полета ракеты построено еще восемь измерительных пунктов в Казахстане на расстоянии от 30 до 800 километров от старта и шести измерительных пунктов на Камчатке — на расстоянии около 6500 километров от старта. Оборудована база падения первой ступени в районе Ладыженки в Казахстане и база падения головных частей на Камчатке. Все это было построено и начало работать менее чем за два года. На 2-й площадке был выстроен жилой городок, который при Нестеренко состоял из бараков и землянок, сборно-щитовых домиков для С. П. Королева и маршала артиллерии М. И. Неделина, а также пожарного депо и столовой.
Жилой площадке № 10, которая носила неофициальное название «поселок Заря», указом Президиума Верховного Совета Казахской ССР 29 января 1958 года было присвоено название «поселок Ленинский». Барачный «Шанхай», которым был первоначально жилой поселок, стал приобретать характер поселка городского типа. Были построены первые трехэтажные капитальные дома офицерского состава, четырехэтажная 30-я школа, двухэтажная вторая столовая, трехэтажное офицерское общежитие на улице Садовой (Носова), 5. Достраивалась ТЭЦ. Работали два энергопоезда. Были разбиты два парка — солдатский и комсомольский, посажены деревья на улицах и во дворах, причем за каждое дерево был ответственный и дежурный, обеспечивающий полив по расписанию. Все дороги поселка были заасфальтированы, все улицы освещены фонарями. Ночью длинная цепочка фонарей стрелой уходила в бесконечность. Был построен аэродром с металлической полосой вблизи площадки № 9 для приема самолетов Ли-2. Были созданы метеостанция, ионосферная станция, приемный и передающий центры. И это лишь неполный перечень того, что было сделано в районе старта на полигоне при Нестеренко.
Полигон проводил совместно с промышленностью испытания ракеты Р-7 и спутников на технической и стартовой позициях, испытания стартового сооружения. Он обеспечивал измерения и испытания ракеты Р-7 в полете практически собственными силами с помощью полигонного измерительного комплекса и отдела анализа полигона, определял летно-технические характеристики ракеты. Полигон проводил эксплуатационные и войсковые испытания всей техники и отрабатывал эксплуатационную документацию, выполнял военно-научную и научно-исследовательскую работу, что позволяло совершенствовать испытываемую технику и разрабатывать тактико-технические требования к перспективной ракетно-космической и испытательной технике. Полигон самим фактом своего существования и успешной деятельности приводил к созданию новых организаций, учреждений и частей, а также оказывал постоянное влияние на другие организации. 11 января 1957 года выделением 125 солдат и сержантов из своего состава НИИП-5 положил начало формированию объекта «Ангара», первого боевого соединения МБР в Плесецке. Расчеты боевых стартовых станций (БСС) Плесецка дислоцировались на первой жилой площадке строителей НИИП-5. Они изучали эксплуатационную и боевую документацию и технику комплекса ракеты Р-7.
При Нестеренко полигон провел подготовку к пуску 15 межконтинентальных баллистических ракет и ракет-носителей (8К71, 8К71ПС, 8А91), запустил 13, из них 7 успешно (3 спутника и 4 МБР), 4 пуска аварийные, 2 частично успешные (повышенное отклонение). Были подготовлены и запущены первые три искусственных спутника Земли, что открыло новую страницу в исследовании околоземного пространства. Были также доработаны головные части ракеты Р-7, и две из них достигли квадрата падения без разрушения.